JP2019193408A - Vibration suppression device and linear motor control device - Google Patents
Vibration suppression device and linear motor control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019193408A JP2019193408A JP2018082765A JP2018082765A JP2019193408A JP 2019193408 A JP2019193408 A JP 2019193408A JP 2018082765 A JP2018082765 A JP 2018082765A JP 2018082765 A JP2018082765 A JP 2018082765A JP 2019193408 A JP2019193408 A JP 2019193408A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- linear motor
- command
- periodic disturbance
- actuator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Landscapes
- Compressor (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Linear Motors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、例えば、リニアモータによりピストンを往復運動させて気体を圧縮するリニアコンプレッサにおいて、ピストンの往復運動に伴うガス力により発生する機械的振動を低減するための振動抑制装置、及び、この振動抑制装置を備えたリニアモータ制御装置に関するものである。 The present invention relates to, for example, a linear compressor that compresses gas by reciprocating a piston with a linear motor, and a vibration suppressing device for reducing mechanical vibration generated by gas force accompanying the reciprocating motion of the piston, and the vibration. The present invention relates to a linear motor control device including a suppression device.
図5は、冷凍機を構成するリニアコンプレッサの駆動システムであり、特許文献1に記載されているものである。
図5において、101は直流電源、102は半導体スイッチング素子Q1〜Q4からなる単相インバータ、103はリニアコンプレッサ、104A,104Bはリニアモータ、105A,105Bはピストン、106はシリンダ、107はピストン105A,105B同士の衝突を防止するための位置情報を得る位置センサである。
この従来技術では、単相インバータ102によりリニアモータ104A,104Bの駆動コイルに交流電圧を供給し、ピストン105A,105Bを互いに逆方向に往復動させることにより、シリンダ106内部のガスを所定周期で圧縮、膨張させて膨張機に供給している。
FIG. 5 shows a drive system for a linear compressor constituting the refrigerator, which is described in
5, 101 denotes a DC power source, 102 is a single-phase inverter composed of a
In this prior art, an AC voltage is supplied to the drive coils of the
一般に、リニアコンプレッサでは、ピストンの往復運動によりガスの吸込み、圧縮、吐出が繰り返し行われてガス力(ガス圧力)が周期的に変化する。このガス力の変化がコンプレッサのハウジング等を振動させて騒音や故障の原因となるため、この機械的振動を抑制することが重要な課題となっている。 Generally, in a linear compressor, gas suction (compression) and discharge are repeatedly performed by a reciprocating motion of a piston, and a gas force (gas pressure) is periodically changed. Since this change in gas force vibrates the housing of the compressor and causes noise and failure, it is important to suppress this mechanical vibration.
上記のような背景から、特許文献2,3に示すように、冷凍機等の機械的振動を抑制するための従来技術が公知となっている。
図6は、特許文献2に記載されたスターリング冷凍機の制御システムを示している。
図6において、200は基本周波数振動制御部、201は振幅/位相調整部、202a,202bは減算器、203a,203bは位置サーボ補償器、300はスターリング冷凍機、301はコンプレッサ、302a,302bはリニアモータ、303a,303bはピストン、310はヘリウム流路、321はエキスパンダ、322a,322bはリニアモータ、323はピストン、324はバランス部、325は蓄冷機である。ここで、基本周波数振動制御部200には、コンプレッサ301のピストン303a,303bにそれぞれ対応したリニアモータ302a,302bのストローク指令(位置指令)Sa,Sbが入力されている。
From the above background, as shown in
FIG. 6 shows a control system of the Stirling refrigerator described in
In FIG. 6, 200 is a fundamental frequency vibration control unit, 201 is an amplitude / phase adjustment unit, 202a and 202b are subtractors, 203a and 203b are position servo compensators, 300 is a Stirling refrigerator, 301 is a compressor, and 302a and 302b are A linear motor, 303a and 303b are pistons, 310 is a helium flow path, 321 is an expander, 322a and 322b are linear motors, 323 is a piston, 324 is a balance unit, and 325 is a regenerator. Here, stroke commands (position commands) Sa and Sb of
この従来技術では、ピストン303a,303bの位置検出値Pa,Pbを基本周波数振動制御部200にフィードバックし、ストローク指令Sa,Sbとの偏差をなくすように位置サーボ補償器203a,203bを動作させてリニアモータ302a,302bの駆動指令Ma,Mbを生成する。これにより、ピストン303a,303bの位置をリアルタイムで調整してコンプレッサ301の機械的振動を低減可能としている。
In this prior art, the position detection values Pa and Pb of the
また、図7は、特許文献3に記載された振動抑制システムの構成図である。
この従来技術は、電力制御回路408により駆動される本体機械410の機械的振動を、本体機械410に取り付けられたアクティブ振動バランサ411内のモータ412を駆動して抑制するものである。
FIG. 7 is a configuration diagram of the vibration suppression system described in Patent Document 3.
In this conventional technique, mechanical vibration of the
図7において、ディジタルプロセッサ400は、コマンド入力部401、制御アルゴリズム402、D/A変換部403を備え、D/A変換部403から出力される指令により電力制御回路408を介して本体機械410が駆動される。
一方、本体機械410とアクティブ振動バランサ411との結合体の振動が振動センサ413により検出され、その検出信号はディジタルプロセッサ400内のA/D変換部405を介して適応平衡化信号発生器404a,404b,…,404nに入力されている。適応平衡化信号発生器404a,404b,…,404nは、A/D変換部405の出力信号に基づき、所定の適応フィルタアルゴリズムに従って本体機械410の動作周波数の基本波成分ω及び高調波成分2ω,…,nωを持つ適応平衡化信号を生成する。これらの適応平衡化信号は加算器406により合成され、D/A変換部407を介してモータ制御部409に入力される。このモータ制御部409によってアクティブ振動バランサ411のモータ412を駆動することで、本体機械410の動作周波数の基本波成分ω及び高調波成分2ω,…,nωの振動を打ち消すことができる。
In FIG. 7, the
On the other hand, the vibration of the combined body of the
特許文献2の従来技術によれば、各ピストン303a,303bの位置や行程を独立に閉ループ制御することで振動の基本波成分を抑制することは可能であるが、高調波成分の抑制は不可能である。
また、特許文献3の従来技術では、理論的に基本波成分から複数次の高調波成分まで対応できる反面、適応平衡化信号発生器404a,404b,…,404nにおける適応フィルタアルゴリズムの安定性やディジタルプロセッサ400の処理能力等の問題により、機械的振動を低コストにて確実に抑制することが困難であった。
According to the prior art of
The prior art of Patent Document 3 can theoretically deal with fundamental wave components to a plurality of harmonic components, but the stability of the adaptive filter algorithm in the adaptive
そこで、本発明の解決課題は、リニアモータを含むアクチュエータの動作に伴って発生する機械的振動を広い周波数領域にわたり確実に抑制可能とした振動抑制装置、及び、この振動抑制装置を備えたリニアモータ制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, a problem to be solved by the present invention is to provide a vibration suppression device capable of reliably suppressing mechanical vibration generated in accordance with the operation of an actuator including a linear motor over a wide frequency range, and a linear motor including the vibration suppression device. It is to provide a control device.
上記課題を解決するため、請求項1に係る振動抑制装置は、リニアモータを含むアクチュエータの動作によって発生する機械本体の振動を、前記リニアモータを制御することにより抑制する振動抑制装置において、
前記機械本体の振動に関する信号から抽出された前記リニアモータの駆動周波数の基本波成分及び高調波成分に基づいて周期外乱を推定する外乱推定手段と、
前記周期外乱を周期外乱指令にフィードバックして前記周期外乱を打ち消すための補正指令を生成する周期外乱抑制演算手段と、
前記リニアモータを駆動するための主指令と前記補正指令とを加算する加算手段と、
前記加算手段の出力に従って前記リニアモータを駆動する手段と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the vibration suppressing device according to
Disturbance estimation means for estimating periodic disturbance based on fundamental wave components and harmonic components of the driving frequency of the linear motor extracted from a signal relating to vibration of the machine body;
Periodic disturbance suppression calculating means for generating a correction command for canceling the periodic disturbance by feeding back the periodic disturbance to the periodic disturbance command;
An adding means for adding the main command for driving the linear motor and the correction command;
Means for driving the linear motor according to the output of the adding means;
It is provided with.
請求項2に係る振動抑制装置は、請求項1に記載した振動抑制装置において、前記機械本体がリニアコンプレッサであり、前記リニアコンプレッサが、前記アクチュエータとして第1,第2のアクチュエータを備えると共に、前記第1,第2のアクチュエータが、前記リニアモータと当該リニアモータにより駆動されて互いに逆方向に往復運動するピストンとをそれぞれ備え、前記機械本体の振動に関する信号は、前記第1,第2のアクチュエータ内の前記ピストンの往復運動に伴うガス力の変化に起因して前記リニアコンプレッサのハウジングに発生する振動に関する信号であることを特徴とする。
The vibration suppression device according to
請求項3に係る振動抑制装置は、請求項2に記載した振動抑制装置において、前記第1のアクチュエータを構成するリニアモータを前記主指令に従って駆動し、前記第2のアクチュエータを構成するリニアモータを前記加算手段の出力に従って駆動することを特徴とする。 A vibration suppression apparatus according to a third aspect is the vibration suppression apparatus according to the second aspect, wherein the linear motor that constitutes the first actuator is driven in accordance with the main command, and the linear motor that constitutes the second actuator is The driving is performed according to the output of the adding means.
請求項4に係る振動抑制装置は、請求項1〜3の何れか1項に記載した振動抑制装置において、前記外乱推定手段は、周期外乱オブザーバを用いて前記機械本体の振動に関する信号から前記周期外乱を推定し、前記周囲外乱抑制演算手段は、前記周期外乱オブザーバにより推定した前記周期外乱を打ち消すための前記補正指令を演算することを特徴とする。 A vibration suppression apparatus according to a fourth aspect is the vibration suppression apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the disturbance estimation means uses a periodic disturbance observer to calculate the period from the signal related to the vibration of the machine body. The disturbance is estimated, and the ambient disturbance suppression calculating means calculates the correction command for canceling the periodic disturbance estimated by the periodic disturbance observer.
請求項5に係る振動抑制装置は、請求項4に記載した振動抑制装置において、前記主指令及び前記補正指令が電流指令または電圧指令であることを特徴とする。 A vibration suppression apparatus according to a fifth aspect is the vibration suppression apparatus according to the fourth aspect, wherein the main command and the correction command are a current command or a voltage command.
請求項6に係るリニアモータ制御装置は、請求項1〜5の何れか1項に記載した振動抑制装置における前記加算手段の出力を用いて、前記リニアモータに交流電力を供給する電力変換器を制御することを特徴とする。
A linear motor control device according to claim 6 is a power converter that supplies AC power to the linear motor by using the output of the adding means in the vibration suppression device according to any one of
本発明によれば、機械本体の振動検出信号から駆動周波数の基本波成分及び高調波成分を外乱として抽出し、これらの成分が0になるように演算した補正指令を主指令に加算してアクチュエータを制御することにより、機械本体の振動を広い周波数領域にわたって確実に抑制することができる。 According to the present invention, the fundamental wave component and the harmonic component of the drive frequency are extracted as disturbances from the vibration detection signal of the machine body, and the correction command calculated so that these components become 0 is added to the main command to By controlling the above, it is possible to reliably suppress the vibration of the machine body over a wide frequency range.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図1は、本実施形態に係る振動抑制装置の概略的な構成を示すブロック図である。この振動抑制装置は、例えば、スターリング冷凍機を構成するリニアコンプレッサにおいて、アクチュエータを構成する一対のピストンの往復運動によって発生する振動を抑制するために使用される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vibration suppressing device according to the present embodiment. This vibration suppression device is used, for example, in a linear compressor constituting a Stirling refrigerator to suppress vibrations generated by reciprocating motion of a pair of pistons constituting an actuator.
図1において、ディジタルプロセッサ等からなる振動抑制制御部10は振動センサ11またはガス力特徴カーブ12とを備えている。
振動センサ11は、リニアコンプレッサの機械本体30のハウジングの振動を検出するものであり、その振動検出信号が選択器13の端子aに入力される。
振動抑制制御部10が振動センサ11を有しない場合には、メモリ内のガス力特徴カーブ12に基づくデータが選択器13の端子bに入力される。機械本体30内のピストンの往復運動によりシリンダ内のガス力が周期的に変化し、これに起因して機械的振動が発生するが、その基本波成分及び各次高調波成分は予め測定可能であるため、これらのデータを前記ガス力特徴カーブ12としてメモリに予め記憶しておくことができる。
In FIG. 1, a vibration
The
When the vibration
選択器13は、端子aまたは端子bの入力を選択し、端子cを介して、1次成分(基本波成分)フィルタ141,2次成分フィルタ142,……,n次成分フィルタ14nに出力する。
各フィルタ141〜14nにより抽出された各次成分(外乱として抽出または推定された成分)は減算手段151,152,……,15nに入力されて「0」(目標値)との偏差が演算され、これらの偏差は1次振動成分抑制制御器161,2次振動成分抑制制御器162,……,n次振動成分抑制制御器16nにそれぞれ入力される。
各抑制制御器161,162,……,16nは、それぞれに入力された偏差が0となるように演算を行って補正指令を生成し、これらの補正指令を、スイッチS1,S2,……,Snを介して加算手段17に入力することにより、主指令としての指令信号2に加算する。
The
Respective subcomponents (components extracted or estimated as disturbances) extracted by the
Each of the
指令信号1,2は、機械本体30に設けられた主駆動アクチュエータ31及び平衡用アクチュエータ32に対する駆動周波数や電流指令または電圧指令を情報として含み、指令信号1と、指令信号2(主指令)に前記補正指令を加算した信号とが電力増幅器20に入力される。電力増幅器20は、主駆動アクチュエータ31及び平衡用アクチュエータ32にそれぞれ電力を供給する。
ここで、主駆動アクチュエータ31は、例えば図6のコンプレッサ301のようにリニアモータ302a及びピストン303aにより構成され、平衡用アクチュエータ32は、同じくリニアモータ302b及びピストン303bにより構成されている。
なお、図1に示す如く、1台の電力増幅器20により主駆動アクチュエータ31及び平衡用アクチュエータ32を駆動しても良いし、各アクチュエータ31,32を個別の電力増幅器によってそれぞれ駆動しても良い。
The command signals 1 and 2 include, as information, a drive frequency, a current command, or a voltage command for the
Here, the
As shown in FIG. 1, the
次に、この実施形態を具体化した実施例を図2〜図4を参照しつつ説明する。
機械本体30が冷凍機のリニアコンプレッサである場合、一対のピストンが往復運動することによりハウジングに発生する機械的振動は、主に、(1)対向配置されたピストンが発生する慣性力は等しくないこと、(2)ピストンの往復運動により周期的なガス力が外乱として作用すること、が原因となっている。
このうち、(1)については、個々のピストンを電流制御して推力を制御すれば、慣性力の相違を完全に相殺することができる。また、(2)のガス力については、図2に示すように、ピストン位置に応じて周期的に変化することが知られている。これらの点は、Huiming Zou, “Experimental investigation and performance analysis of a dual-cylinder opposed linear compressor” ,Journal of Mechanical Science and Technology, August, 2011年(Fig.A.1)にも開示されている。
Next, an example in which this embodiment is embodied will be described with reference to FIGS.
When the
Among these, regarding (1), if the thrust is controlled by controlling the current of each piston, the difference in inertial force can be completely offset. Further, it is known that the gas force (2) periodically changes according to the piston position as shown in FIG. These points are also disclosed in Huiming Zou, “Experimental investigation and performance analysis of a dual-cylinder opposed linear compressor”, Journal of Mechanical Science and Technology, August, 2011 (FIG. A.1).
図2に示す周期的なガス力をフーリエ級数展開すると、数式1となる。
そこで、各ピストンを所定方向に移動させる主指令に、その移動を抑制する所定周波数の外乱(ガス力)を打ち消すような補正指令を加えれば、外乱に対抗する力を発生させて振動を抑制することができる。なお、振動抑制装置を構成するに当たっては、便宜的に、外乱は一方のピストンの駆動系(図1の平衡用アクチュエータ32に相当)のみに作用し、他方のピストンの駆動系(同じく主駆動アクチュエータ31に相当)には作用しないものと仮定する。
Therefore, if a correction command that cancels a disturbance (gas force) of a predetermined frequency that suppresses the movement is added to the main command that moves each piston in a predetermined direction, a force that counters the disturbance is generated to suppress vibration. be able to. In constructing the vibration suppressing device, for the sake of convenience, the disturbance acts only on the drive system of one piston (corresponding to the balancing
図3は、振動抑制制御部10A(図1の振動抑制制御部10に相当)に主指令として正弦波電流指令を与えてリニアコンプレッサ30A(図1の機械本体30に相当)を駆動する場合の振動抑制装置のブロック図である。
この図3及び後述の図4では、主指令及び補正指令に電流指令を用いているが、電圧指令を用いても良い。また、図3では振動センサ11により機械的振動を検出しているが、図1に示したように、振動センサ11による振動検出信号に代えてガス力特徴カーブ12を用いても良い。
FIG. 3 shows a case where a linear compressor 30A (corresponding to the machine
In FIG. 3 and FIG. 4 described later, the current command is used for the main command and the correction command, but a voltage command may be used. In FIG. 3, mechanical vibration is detected by the
リニアコンプレッサ30Aは、省エネタイプのリニアモータである2つのボイスコイルモータ31a,32aと、各モータ31a,32aによりそれぞれ駆動されるピストン(機械系)31c,32cと、加算手段31b,32bとを備えている。一対のピストン31c,32cは対向配置されており、互いに逆方向に往復運動してシリンダ(図示せず)の内部空間のガスを圧縮する。
The linear compressor 30A includes two
上記構成において、ボイスコイルモータ31a、加算手段31b、ピストン31cは図1の主駆動アクチュエータ31を構成し、ボイスコイルモータ32a、加算手段32b、ピストン32cは同じく平衡用アクチュエータ32を構成している。前述したように、外乱としてのガス力は一方の加算手段32bに入力され、平衡用アクチュエータ32のみに作用するものとして説明を続ける。
In the above configuration, the
リニアコンプレッサ30Aのハウジングの機械的振動は、振動センサ11により検出され、振動検出信号(加速度Adet)が出力される。この加速度Adetは振動抑制制御部10A内の周期外乱オブザーバ50に入力されて周期外乱が推定される。
周期外乱オブザーバ50は、加速度Adetに含まれる平衡用アクチュエータ32(ボイスコイルモータ32a)の駆動周波数の基本波成分及び高調波成分を抽出する周波数成分抽出部51と、これらの周波数成分から外乱を推定する逆システム52とを備えている。
The mechanical vibration of the housing of the linear compressor 30A is detected by the
The
逆システム52は、後述する電流制御器74、PWMインバータ22、ボイスコイルモータ32a、ピストン32c等からなる実システムの伝達関数P2n(s)に対して、P2n(s)・P2n −1(s)=1を満たす伝達関数P2n −1(s)のシステムである。この逆システム52は、電流フィードバック制御系を含めて設計され、抑制しようとする振動の周波数成分に応じた伝達特性を有する。
The
周期外乱オブザーバ50により推定した外乱は、周期外乱抑制演算部60に入力され、減算手段61,63及びフィルタ62を介して周期外乱電流指令(通常は0)にフィードバックすることにより、補正指令(補正電流指令)が生成される。なお、前述の周波数成分抽出部51により抽出した値を周期外乱電流指令に追従させるために、周波数成分抽出部51にはフィルタ62と同様の特性を持つフィルタが用いられる。
The disturbance estimated by the
周期外乱抑制演算部60から出力された補正電流指令は、加算手段15により正弦波電流指令(主指令)と加算され、電力増幅器20A内の減算手段73を介して電流制御器74に入力される。また、正弦波電流指令は、減算手段71を介して電流制御器72に入力される。
電流制御器72,74は、ボイスコイルモータ31a,32aの電流が各電流指令に追従するように制御指令をそれぞれ生成してPWMインバータ21,22に出力し、これらのPWMインバータ21,22がボイスコイルモータ31a,32aをそれぞれ駆動してピストン31c,32cの往復運動を制御する。
The correction current command output from the periodic disturbance
The
次に、図4は、図3における周期外乱オブザーバ50及び周期外乱抑制演算部60等の構成図であり、例えば特許第5929863号にも記載されている。
図4において、コンプレッサ駆動システム80は主駆動システム81と平衡用システム82とからなる。主駆動システム81は、図3の電流制御器72、PWMインバータ21、ボイスコイルモータ31a、加算手段31b、ピストン31c等を含むブロックであり、平衡用システム82は、図3の電流制御器74、PWMインバータ22、ボイスコイルモータ32a、加算手段32b、ピストン32c等を含むブロックである。なお、図4においては、図3の振動センサ11の図示を省略してある。
Next, FIG. 4 is a configuration diagram of the
In FIG. 4, the
図4の周波数成分抽出部51では、数式2の演算を行うことにより、コンプレッサ駆動システム80の振動センサが検出した加速度Adetからn次(nは自然数)周波数成分の実部Aan及び虚部Abnを抽出する。
数式2を演算するため、図4に示すように、加速度Adetを2倍し、駆動周波数の基本波成分及び高調波成分の余弦cos(nωt)、正弦sin(nωt)との乗算結果をローパスフィルタGF(s)に通すことにより、加速度Adetのn次周波数成分の実部Aan、虚部Abnが抽出される。ここで、A,ωは正弦波電流指令の振幅,周波数にそれぞれ相当する。
Aan,Abnに含まれる振動成分は数式2に「*」を付した部分であり、これらの振動成分はローパスフィルタGF(s)によって遮断される。なお、数式2の右辺において、aan,abnは振幅、a0は定数である。
In order to calculate
The vibration components included in A an and A bn are the parts where “*” is added to
また、図4における実システム83は、前述したように、ボイスコイルモータ32a、ピストン32c、振動センサ等からなる平衡用システム82を有し、入力される電流指令から振動(加速度Adet)出力までのシステム全体の周波数伝達特性を有する。なお、ピストン32cの位置からリニアコンプレッサ30Aのハウジングまでの伝達特性は同定試験によって得ることができる。
Further, as described above, the actual system 83 in FIG. 4 includes the balancing system 82 including the
実システム83の伝達関数をP2n(s)とすると、周波数成分抽出部51の出力に伝達関数P2n −1(s)の逆モデルを乗算し、分離手段91を介して入力電流推定値in #の実部(実部推定値)Ian #及び虚部(虚部推定値)Ibn #を演算する。これらの推定値Ian #,Ibn #にはガス力による周期外乱成分が含まれているため、ローパスフィルタGF(s)を通した実部電流指令Ian *,虚部電流指令Ibn *をそれぞれ差し引くことにより、周期外乱電流推定値の実部dIan #及び虚部dIbn #を得ることができる。
Assuming that the transfer function of the real system 83 is P 2n (s), the output of the frequency
上述した周期外乱電流推定値の実部dIan #,虚部dIbn #を周期外乱電流指令の実部dIan *(=0),虚部dIbn *(=0)にそれぞれフィードバックすることで、周期外乱を抑制するための実部電流指令Ian *,虚部電流指令Ibn *を得る。
これらの実部電流指令Ian *,虚部電流指令Ibn *にcos(nωt),sin(nωt)を乗算して合成することにより、n次の補正電流指令icn *を生成する。この補正電流指令icn *を実システム83に与え、外乱成分ineq2及び正弦波電流指令(主指令)Asin(ωt)に加算した結果を電流指令としてボイスコイルモータ32aを駆動することにより、ピストン32cの往復運動に伴って変化するガス力に起因した機械的振動を抑制することができる。
By feeding back the real part dI an # and the imaginary part dI bn # of the periodic disturbance current estimated value described above to the real part dI an * (= 0) and the imaginary part dI bn * (= 0) of the periodic disturbance current command, respectively. The real part current command I an * and the imaginary part current command I bn * for suppressing the periodic disturbance are obtained.
By multiplying these real part current command I an * and imaginary part current command I bn * by cos (nωt) and sin (nωt), an n-th order correction current command i cn * is generated. By applying this correction current command i cn * to the actual system 83 and adding the disturbance component i neq2 and the sine wave current command (main command) Asin (ωt) as a current command, the
なお、図3,図4はあくまで本発明の一実施例であり、例えば、周期外乱オブザーバ50の代わりに、バンドパスフィルタ等、機械的振動の基本波成分及び各次数の高調波成分を抽出可能なフィルタを用いても良い。
3 and 4 are only one embodiment of the present invention. For example, instead of the
本発明は、リニアコンプレッサに限らず、リニアモータを有するアクチュエータを備えた各種の機械本体の振動抑制装置として利用可能である。 The present invention is not limited to a linear compressor, and can be used as a vibration suppressing device for various machine bodies including an actuator having a linear motor.
10,10A:振動抑制制御部
11:振動センサ
12:ガス力特徴カーブ
13:選択器
141:1次成分フィルタ
142:2次成分フィルタ
14n:n次成分フィルタ
151〜15n:減算手段
161:1次振動成分抑制制御器
162:2次振動成分抑制制御器
16n:n次振動成分抑制制御器
17:加算手段
20,20A:電力増幅器
21,22:PWMインバータ
30A:リニアコンプレッサ
30:機械本体
31:主駆動アクチュエータ
32:平衡用アクチュエータ
31a,32a:ボイスコイルモータ
31b,32b:加算手段
31c,32c:ピストン
50:周期外乱オブザーバ
51:周波数成分抽出部
52:逆システム
61,63,71,73:減算手段
62:フィルタ
72,74:電流制御器
80:コンプレッサ駆動システム
81:主駆動システム
82:平衡用システム
83:実システム
91:分離手段
S1〜Sn:スイッチ
10, 10A: Vibration suppression control unit 11: Vibration sensor 12: Gas force characteristic curve 13: Selector 14 1 : 1st order component filter 14 2 : 2nd order component filter 14 n : nth
Claims (6)
前記機械本体の振動に関する信号から抽出された前記リニアモータの駆動周波数の基本波成分及び高調波成分に基づいて周期外乱を推定する外乱推定手段と、
前記周期外乱を周期外乱指令にフィードバックして前記周期外乱を打ち消すための補正指令を生成する周期外乱抑制演算手段と、
前記リニアモータを駆動するための主指令と前記補正指令とを加算する加算手段と、
前記加算手段の出力に従って前記リニアモータを駆動する手段と、
を備えたことを特徴とする振動抑制装置。 In the vibration suppressing device that suppresses vibration of the machine body generated by the operation of the actuator including the linear motor by controlling the linear motor.
Disturbance estimation means for estimating periodic disturbance based on fundamental wave components and harmonic components of the driving frequency of the linear motor extracted from a signal relating to vibration of the machine body;
A periodic disturbance suppression calculating means for generating a correction command for canceling the periodic disturbance by feeding back the periodic disturbance to the periodic disturbance command;
An adding means for adding the main command for driving the linear motor and the correction command;
Means for driving the linear motor according to the output of the adding means;
A vibration suppressing device comprising:
前記機械本体がリニアコンプレッサであり、
前記リニアコンプレッサが、
前記アクチュエータとして第1,第2のアクチュエータを備えると共に、
前記第1,第2のアクチュエータが、前記リニアモータと当該リニアモータにより駆動されて互いに逆方向に往復運動するピストンとをそれぞれ備え、
前記機械本体の振動に関する信号は、前記第1,第2のアクチュエータ内の前記ピストンの往復運動に伴うガス力の変化に起因して前記リニアコンプレッサのハウジングに発生する振動に関する信号であることを特徴とする振動抑制装置。 The vibration suppressing device according to claim 1,
The machine body is a linear compressor;
The linear compressor is
The actuator includes first and second actuators,
The first and second actuators each include the linear motor and a piston driven by the linear motor and reciprocating in opposite directions;
The signal related to the vibration of the machine body is a signal related to the vibration generated in the housing of the linear compressor due to a change in gas force accompanying the reciprocating motion of the piston in the first and second actuators. Vibration suppression device.
前記第1のアクチュエータを構成するリニアモータを前記主指令に従って駆動し、前記第2のアクチュエータを構成するリニアモータを前記加算手段の出力に従って駆動することを特徴とする振動抑制装置。 In the vibration suppression device according to claim 2,
A vibration suppressing apparatus, wherein a linear motor constituting the first actuator is driven according to the main command, and a linear motor constituting the second actuator is driven according to an output of the adding means.
前記外乱推定手段は、周期外乱オブザーバを用いて前記機械本体の振動に関する信号から前記周期外乱を推定し、
前記周囲外乱抑制演算手段は、前記周期外乱オブザーバにより推定した前記周期外乱を打ち消すための前記補正指令を演算することを特徴とする振動抑制装置。 In the vibration suppression device according to any one of claims 1 to 3,
The disturbance estimation means estimates the periodic disturbance from a signal related to vibration of the machine body using a periodic disturbance observer,
The vibration suppression apparatus according to claim 1, wherein the ambient disturbance suppression calculating means calculates the correction command for canceling the periodic disturbance estimated by the periodic disturbance observer.
前記主指令及び前記補正指令が電流指令または電圧指令であることを特徴とする振動抑制装置。 In the vibration suppression device according to claim 4,
The vibration suppression apparatus, wherein the main command and the correction command are a current command or a voltage command.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018082765A JP7214976B2 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Vibration suppression device and linear motor control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018082765A JP7214976B2 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Vibration suppression device and linear motor control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019193408A true JP2019193408A (en) | 2019-10-31 |
JP7214976B2 JP7214976B2 (en) | 2023-01-31 |
Family
ID=68391094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018082765A Active JP7214976B2 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Vibration suppression device and linear motor control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7214976B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116146450A (en) * | 2022-12-12 | 2023-05-23 | 北京空间机电研究所 | Active vibration reduction control method for opposed space refrigeration compressor based on momentum compensation |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07260277A (en) * | 1993-12-22 | 1995-10-13 | Hughes Aircraft Co | Cryogenic cooling system with active vibration controller |
JP2015530638A (en) * | 2012-07-16 | 2015-10-15 | サンパワー・インコーポレーテッド | Active vibration balancer drive to minimize fundamental and harmonic frequency vibrations |
JP2018005259A (en) * | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 株式会社明電舎 | Control system |
-
2018
- 2018-04-24 JP JP2018082765A patent/JP7214976B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07260277A (en) * | 1993-12-22 | 1995-10-13 | Hughes Aircraft Co | Cryogenic cooling system with active vibration controller |
JP2015530638A (en) * | 2012-07-16 | 2015-10-15 | サンパワー・インコーポレーテッド | Active vibration balancer drive to minimize fundamental and harmonic frequency vibrations |
JP2018005259A (en) * | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 株式会社明電舎 | Control system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116146450A (en) * | 2022-12-12 | 2023-05-23 | 北京空间机电研究所 | Active vibration reduction control method for opposed space refrigeration compressor based on momentum compensation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7214976B2 (en) | 2023-01-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101542482B1 (en) | Balancing vibrations at harmonic frequencies by injecting harmonic balancing signals into the armature of a linear motor/alternator coupled to a stirling machine | |
KR101550264B1 (en) | Driving an active vibration balancer to minimize vibrations at the fundamental and harmonic frequencies | |
CN109219922B (en) | Speed estimation device for AC motor, driving device for AC motor, refrigerant compressor, and refrigeration cycle device | |
CN109792224B (en) | Linear motor control device and compressor equipped with linear motor control device | |
KR20130136453A (en) | Active damping device, vehicle, method for controlling active damping device | |
JP2019193408A (en) | Vibration suppression device and linear motor control device | |
JP2008259409A (en) | Linear oscillating actuator, linear compressor using the same, and linear vibration generator | |
JP5696601B2 (en) | Active damping device and control method of active damping device | |
KR20120104971A (en) | Vibration control device, motorized actuator drive device, and vehicle | |
WO2021132606A1 (en) | Compressor control method | |
JP7012901B2 (en) | AC motor speed estimation device, AC motor drive device, refrigerant compressor and refrigeration cycle device | |
JP6975659B2 (en) | Vibration control system and washing machine | |
Kimpara | Mitigation of Torque Ripple and Vibration in Switched Reluctance Motor Drives: A Switching Optimization | |
JP5440319B2 (en) | Electric actuator driving device and vibration damping device provided with the same | |
WO2021144856A1 (en) | Ac motor driving device, compressor driving device, and refrigeration cycle device | |
Holliday | Driving an active vibration balancer to minimize vibrations at the fundamental and harmonic frequencies | |
Takami | Optimal Unity Power Factor control of Permanent Magnet Synchronous Motor with q-axis Field by Inverse LQ Method | |
JP6916053B2 (en) | Linear motor system | |
JP2020070895A (en) | Vibration damping device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210315 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220125 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220308 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220726 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220926 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20220927 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20221006 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221011 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221212 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230102 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7214976 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |