JP6604157B2 - 多慣性共振システムにおける共振抑制制御装置 - Google Patents
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Description
前記機械系構成は、少なくともモータ慣性モデルおよび負荷慣性モデルを有した多慣性系機械モデルとして表現し、
前記モータ慣性モデルは、モータトルクT m からモータトルク外乱T mdis を減算し、その減算結果から軸ねじれトルクT reac を減算した値に、1/(J m ・s)(J m はモータ慣性モーメント、sはラプラス演算子)の伝達関数項を通してモータ回転速度ω m とし、該モータ回転速度ω m に1/sの伝達関数項を通してモータ回転位相角θ m とする伝達特性を有し、
前記負荷慣性モデルは、前記軸ねじれトルクT reac から負荷トルクT l を減算した値に、1/(J l ・s 2 )(J l は負荷慣性モーメント)の伝達関数項を通して負荷回転位相角θ l とし、前記モータ回転位相角θ m から前記負荷回転位相角θ l を減算した値に、K f (K f は軸ねじれ剛性(ばね係数)[Nm/rad])の伝達関数項を通して軸ねじれトルクT reac とする伝達特性を有しており、
前記コントローラは、
前記軸ねじれトルクT reac をフィードバックしたものに無駄時間要素が加算された軸ねじれトルク検出値T det を、設定した軸トルクフィードバックゲインK r に通して新たな軸ねじれトルク検出値とし、
設定したトルク指令から前記新たな軸ねじれトルク検出値を減算したトルク指令値と、前記モータ回転速度ω m に無駄時間要素が加算された回転速度検出値ω det とから、外乱オブザーバによってモータの外乱トルクを推定し外乱トルク推定値T^ dis を求め、
前記設定したトルク指令に前記外乱トルク推定値T^ dis を加算した値から、前記新たな軸ねじれトルク検出値を減算して位相補償前トルク指令値とし、
前記位相補償前トルク指令値を、伝達関数GPHCが
で表される位相補償器に通して位相補償後トルク指令値を求め、
前記位相補償後トルク指令値をモータトルク指令としてインバータに与えることを特徴としている。
前記機械系構成は、少なくともモータ慣性モデルおよび負荷慣性モデルを有した多慣性系機械モデルとして表現し、
前記モータ慣性モデルは、モータトルクT m からモータトルク外乱T mdis を減算し、その減算結果から軸ねじれトルクT reac を減算した値に、1/(J m ・s)(J m はモータ慣性モーメント、sはラプラス演算子)の伝達関数項を通してモータ回転速度ω m とし、該モータ回転速度ω m に1/sの伝達関数項を通してモータ回転位相角θ m とする伝達特性を有し、
前記負荷慣性モデルは、前記軸ねじれトルクT reac から負荷トルクT l を減算した値に、1/(J l ・s 2 )(J l は負荷慣性モーメント)の伝達関数項を通して負荷回転位相角θ l とし、前記モータ回転位相角θ m から前記負荷回転位相角θ l を減算した値に、K f (K f は軸ねじれ剛性(ばね係数)[Nm/rad])の伝達関数項を通して軸ねじれトルクT reac とする伝達特性を有しており、
前記コントローラは、
前記軸ねじれトルクT reac をフィードバックしたものに無駄時間要素が加算された軸ねじれトルク検出値T det を、設定した軸トルクフィードバックゲインk r に通して新たな軸ねじれトルク検出値とし、前記新たな軸ねじれトルク検出値を、伝達関数GPHCが
で表される第1の位相補償器に通して位相補償後軸ねじれトルク検出値を求め、
設定したトルク指令から前記位相補償後軸ねじれトルク検出値を減算したトルク指令値と、前記モータ回転速度ω m に無駄時間要素が加算された回転速度検出値ω det とから、外乱オブザーバによってモータの外乱トルクを推定し外乱トルク推定値T^ dis を求め、前記外乱トルク推定値T^ dis を、前記第1の位相補償器と同一に構成した第2の位相補償器に通して位相補償後外乱トルク推定値を求め、
前記設定したトルク指令に前記位相補償後外乱トルク推定値を加算した値から、前記位相補償後軸ねじれトルク検出値を減算して前記モータトルク指令を求めることを特徴としている。
と表される、分数次数を用いた位相補償器で構成されていることを特徴としている。
と定義し、
前記位相補償パラメータαの設定を変更して位相補償量を調整することを特徴としている。
(2)請求項2に記載の発明によれば、軸ねじれトルクのフィードバック分のみを位相補償器に通しているため、軸ねじれトルクのフィードバック分のみに位相補償効果が寄与し、トルク指令とは独立して共振抑制制御を調整することができる。また、軸ねじれトルク検出値のフィードバック分を第1の位相補償器に通し、外乱オブザーバの出力を第2の位相補償器に通しているので、より高い共振抑制および外乱抑制効果が期待できる。
(3)請求項3に記載の発明によれば、位相補償器は分数次数を用いているので、位相補償量(位相補償の幅)がきめ細かく設定されて共振抑制効果が高められる。
(4)請求項4に記載の発明によれば、位相補償量を調整することができ、位相補償パラメータを適切な値に設定することにより、共振抑制効果がより高められ、システムの安定性がさらに向上する。
(5)請求項5に記載の発明によれば、位相遅れ補償器、位相進み補償器のいずれかに機能させて、共振抑制効果を高めることができる。
Tmdis=Tfric+Dmωm+Fm(Fmは慣性変動やインバータ特性誤差・トルクリプル等による外乱)とする。
2…負荷
3…軸
4…軸トルク検出器
5…速度検出器
6…コントローラ
7…インバータ
10…2慣性系機械モデル
11,12,15,17,32,45…減算器
13,14,16,18,41,42,44…伝達関数項
24,25,27…無駄時間要素
31…ハイパスフィルタ
33,33a,33b…位相補償器
34…ゲイン設定器
35…加減算器
36…外乱オブザーバ
43…加算器
Claims (5)
- モータと負荷を結合軸を介して結合した機械系構成と、前記モータの回転数、トルクを制御するインバータと、前記結合軸に設けられたトルク検出器により検出したトルクおよびモータの回転速度を速度検出器により検出した回転速度に基づいて、軸ねじれ共振を抑制するモータトルク指令を前記インバータに与えるコントローラと、を備えた多慣性共振システムにおいて、
前記機械系構成は、少なくともモータ慣性モデルおよび負荷慣性モデルを有した多慣性系機械モデルとして表現し、
前記モータ慣性モデルは、モータトルクTmからモータトルク外乱Tmdisを減算し、その減算結果から軸ねじれトルクTreacを減算した値に、1/(Jm・s)(Jmはモータ慣性モーメント、sはラプラス演算子)の伝達関数項を通してモータ回転速度ωmとし、該モータ回転速度ωmに1/sの伝達関数項を通してモータ回転位相角θmとする伝達特性を有し、
前記負荷慣性モデルは、前記軸ねじれトルクTreacから負荷トルクTlを減算した値に、1/(Jl・s2)(Jlは負荷慣性モーメント)の伝達関数項を通して負荷回転位相角θlとし、前記モータ回転位相角θmから前記負荷回転位相角θlを減算した値に、Kf(Kfは軸ねじれ剛性(ばね係数)[Nm/rad])の伝達関数項を通して軸ねじれトルクTreacとする伝達特性を有しており、
前記コントローラは、
前記軸ねじれトルクT reac をフィードバックしたものに無駄時間要素が加算された軸ねじれトルク検出値T det を、設定した軸トルクフィードバックゲインKrに通して新たな軸ねじれトルク検出値とし、
設定したトルク指令から前記新たな軸ねじれトルク検出値を減算したトルク指令値と、前記モータ回転速度ω m に無駄時間要素が加算された回転速度検出値ω det とから、外乱オブザーバによってモータの外乱トルクを推定し外乱トルク推定値T^ dis を求め、
前記設定したトルク指令に前記外乱トルク推定値T^ dis を加算した値から、前記新たな軸ねじれトルク検出値を減算して位相補償前トルク指令値とし、
前記位相補償前トルク指令値を、伝達関数GPHCが
で表される位相補償器に通して位相補償後トルク指令値を求め、
前記位相補償後トルク指令値をモータトルク指令としてインバータに与えることを特徴とする多慣性共振システムにおける共振抑制制御装置。 - モータと負荷を結合軸を介して結合した機械系構成と、前記モータの回転数、トルクを制御するインバータと、前記結合軸に設けられたトルク検出器により検出したトルクおよびモータの回転速度を速度検出器により検出した回転速度に基づいて、軸ねじれ共振を抑制するモータトルク指令を前記インバータに与えるコントローラと、を備えた多慣性共振システムにおいて、
前記機械系構成は、少なくともモータ慣性モデルおよび負荷慣性モデルを有した多慣性系機械モデルとして表現し、
前記モータ慣性モデルは、モータトルクTmからモータトルク外乱Tmdisを減算し、その減算結果から軸ねじれトルクTreacを減算した値に、1/(Jm・s)(Jmはモータ慣性モーメント、sはラプラス演算子)の伝達関数項を通してモータ回転速度ωmとし、該モータ回転速度ωmに1/sの伝達関数項を通してモータ回転位相角θmとする伝達特性を有し、
前記負荷慣性モデルは、前記軸ねじれトルクTreacから負荷トルクTlを減算した値に、1/(Jl・s2)(Jlは負荷慣性モーメント)の伝達関数項を通して負荷回転位相角θlとし、前記モータ回転位相角θmから前記負荷回転位相角θlを減算した値に、Kf(Kfは軸ねじれ剛性(ばね係数)[Nm/rad])の伝達関数項を通して軸ねじれトルクTreacとする伝達特性を有しており、
前記コントローラは、
前記軸ねじれトルクT reac をフィードバックしたものに無駄時間要素が加算された軸ねじれトルク検出値T det を、設定した軸トルクフィードバックゲインkrに通して新たな軸ねじれトルク検出値とし、前記新たな軸ねじれトルク検出値を、伝達関数G PHC が
で表される第1の位相補償器に通して位相補償後軸ねじれトルク検出値を求め、
設定したトルク指令から前記位相補償後軸ねじれトルク検出値を減算したトルク指令値と、前記モータ回転速度ω m に無駄時間要素が加算された回転速度検出値ω det とから、外乱オブザーバによってモータの外乱トルクを推定し外乱トルク推定値T^disを求め、前記外乱トルク推定値T^disを、前記第1の位相補償器と同一に構成した第2の位相補償器に通して位相補償後外乱トルク推定値を求め、
前記設定したトルク指令に前記位相補償後外乱トルク推定値を加算した値から、前記位相補償後軸ねじれトルク検出値を減算して前記モータトルク指令を求めることを特徴とする多慣性共振システムにおける共振抑制制御装置。 - 前記ωbとωhを、ωb<ωhに設定することで位相遅れ補償器として機能させ、ωb>ωhに設定することで位相進み補償器として機能させることを特徴とする請求項4に記載の多慣性共振システムにおける共振抑制制御装置。
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