JPH11231942A - ねじり軸系トルク制御方法 - Google Patents
ねじり軸系トルク制御方法Info
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- JPH11231942A JPH11231942A JP10048993A JP4899398A JPH11231942A JP H11231942 A JPH11231942 A JP H11231942A JP 10048993 A JP10048993 A JP 10048993A JP 4899398 A JP4899398 A JP 4899398A JP H11231942 A JPH11231942 A JP H11231942A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ねじれ共振システムのトルク制振制御は不安定
系で制御上扱いにくいもので、従来のＰＩによるトルク
安定化制御しても、トルク指令から電動機トルクの伝達
特性はねじれ共振の影響が避けられないものであった。
ねじり共振を抑制しトルク追従性を改善する簡易で理解
し易い制御法は見当たらなかった。 【解決手段】ねじり軸系へのトルク制御の課題に対し、
ねじり軸系のモデルを等価変換することで、簡単に外乱
トルクオブザーバが構成出来ることがわかり、トルク制
御系のトルクオブザーバの構成を簡単なブロック変換に
より簡素化し解決できる
系で制御上扱いにくいもので、従来のＰＩによるトルク
安定化制御しても、トルク指令から電動機トルクの伝達
特性はねじれ共振の影響が避けられないものであった。
ねじり共振を抑制しトルク追従性を改善する簡易で理解
し易い制御法は見当たらなかった。 【解決手段】ねじり軸系へのトルク制御の課題に対し、
ねじり軸系のモデルを等価変換することで、簡単に外乱
トルクオブザーバが構成出来ることがわかり、トルク制
御系のトルクオブザーバの構成を簡単なブロック変換に
より簡素化し解決できる
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】産業用ドライブ装置のなかで
電動機から負荷装置までの間がねじり軸のような機械剛
性の弱い軸で結合されている場合、ねじり軸振動が発生
することが知られている。かかるねじり振動が発生する
と実用上、生産性、製品品質の面から問題となる。本発
明はこのようなねじれ軸系トルク制御方法に関する。
電動機から負荷装置までの間がねじり軸のような機械剛
性の弱い軸で結合されている場合、ねじり軸振動が発生
することが知られている。かかるねじり振動が発生する
と実用上、生産性、製品品質の面から問題となる。本発
明はこのようなねじれ軸系トルク制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】トルク制御系システムにあって、ねじり
軸を含む伝達系を有するシステムを制御する場合、従来
はＰＩ定数を緩慢にしてねじり振動が生じない領域で制
御されていたので、生産性、トルク応答精度などが課題
となっていた。ねじり軸が存在するねじれ共振システム
のトルク制振制御を行うとき、開ループ系ではねじれ共
振により元々不安定系で制御上扱いにくく、従来のＰＩ
によるトルク安定化制御を行う閉ループにあっても、ト
ルク指令から電動機トルクの伝達特性はねじれ共振の影
響が避けられないものであった。軸ねじれ振動問題につ
いては、平成６年電気学会産業応用部門全国大会のシン
ポジュウム「軸ねじれ系の最新制御技術」でさまざまな
制御法が提案されているが、これらの制御法の中にはね
じり軸を含む伝達系を有するシステムのトルク制御につ
いては、この問題を積極的に解決する制御法は見当たら
ない。その理由として、ねじり軸系のトルク制御は本質
的にはＰＩ制御のみでは不安定系であるため、トルク微
分、速度微分等による補償方法がほとんどであった。
軸を含む伝達系を有するシステムを制御する場合、従来
はＰＩ定数を緩慢にしてねじり振動が生じない領域で制
御されていたので、生産性、トルク応答精度などが課題
となっていた。ねじり軸が存在するねじれ共振システム
のトルク制振制御を行うとき、開ループ系ではねじれ共
振により元々不安定系で制御上扱いにくく、従来のＰＩ
によるトルク安定化制御を行う閉ループにあっても、ト
ルク指令から電動機トルクの伝達特性はねじれ共振の影
響が避けられないものであった。軸ねじれ振動問題につ
いては、平成６年電気学会産業応用部門全国大会のシン
ポジュウム「軸ねじれ系の最新制御技術」でさまざまな
制御法が提案されているが、これらの制御法の中にはね
じり軸を含む伝達系を有するシステムのトルク制御につ
いては、この問題を積極的に解決する制御法は見当たら
ない。その理由として、ねじり軸系のトルク制御は本質
的にはＰＩ制御のみでは不安定系であるため、トルク微
分、速度微分等による補償方法がほとんどであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のようなねじり軸
系へのトルク制御の課題を鑑みて、従来にない制御法を
提案し、かかる課題を解決しようとするものである。従
来の古典制御においてはループゲインを下げて制御特性
を犠牲にして安定化を図り、トルク微分、速度微分等に
よるねじり振動の抑制方法が広く採用されていた。ま
た、速度、位置の制御に広く外乱オブザーバが採用さ
れ、制御精度の向上が図られたが、トルク系への適用は
すくなく、未解決課題であった。またねじり共振に伴う
トルクの伝達特性、即ちトルク指令に対し実電動機トル
クがねじり共振振動しトルク応答のゲインが後述のωｒ
付近で大きくなり、位相特性も悪化し振動を発生し、装
置のトラブルの原因となったり、破壊を招くことにもな
り兼ねないので問題となっていた。これらの課題を解決
する方策は製品性能向上による生産性や製品品質の目的
達成に必須の技術であり、ねじり共振の制振制御は実用
上、最近とみに要求が高まってきている
系へのトルク制御の課題を鑑みて、従来にない制御法を
提案し、かかる課題を解決しようとするものである。従
来の古典制御においてはループゲインを下げて制御特性
を犠牲にして安定化を図り、トルク微分、速度微分等に
よるねじり振動の抑制方法が広く採用されていた。ま
た、速度、位置の制御に広く外乱オブザーバが採用さ
れ、制御精度の向上が図られたが、トルク系への適用は
すくなく、未解決課題であった。またねじり共振に伴う
トルクの伝達特性、即ちトルク指令に対し実電動機トル
クがねじり共振振動しトルク応答のゲインが後述のωｒ
付近で大きくなり、位相特性も悪化し振動を発生し、装
置のトラブルの原因となったり、破壊を招くことにもな
り兼ねないので問題となっていた。これらの課題を解決
する方策は製品性能向上による生産性や製品品質の目的
達成に必須の技術であり、ねじり共振の制振制御は実用
上、最近とみに要求が高まってきている
【０００４】
【課題を解決するための手段】このようなねじり軸系へ
のトルク制御の課題に対し、本発明では請求項１に記載
の如く、電動機と負荷機との間にねじり軸を含む系にお
いて、電動機へのトルク指令と負荷機よりねじり軸を介
してフィードバックバックされる電動機トルク間の伝達
関数を求め、電動機部のブロックと該伝達関数の逆関数
のブロックに各部のノミナル値を用い、負荷に作用する
外乱要素を推定する外乱推定オブザーバを構成する。ま
た、請求項２に記載の如く、負荷に作用する外乱要素を
推定する外乱推定オブザーバを構成し、かつトルク安定
化制御部に外乱推定値をフィードバックしてトルク制御
系を構成する。
のトルク制御の課題に対し、本発明では請求項１に記載
の如く、電動機と負荷機との間にねじり軸を含む系にお
いて、電動機へのトルク指令と負荷機よりねじり軸を介
してフィードバックバックされる電動機トルク間の伝達
関数を求め、電動機部のブロックと該伝達関数の逆関数
のブロックに各部のノミナル値を用い、負荷に作用する
外乱要素を推定する外乱推定オブザーバを構成する。ま
た、請求項２に記載の如く、負荷に作用する外乱要素を
推定する外乱推定オブザーバを構成し、かつトルク安定
化制御部に外乱推定値をフィードバックしてトルク制御
系を構成する。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を説明する。
図４はねじり軸を有する２慣性系トルク制御ブロック図
であり、レオナードやインバータにあたるトルク発生係
数（ｋｔ）１、電動機部（Ｊｍ）２、ねじり軸部（Ｋｃ
／Ｓ＋ＤＶ）３，負荷機部（ＪＬ）４から構成される。
制御入力としてトルク入力（Ｕ０＊）、外乱として負荷
外乱（ＴＬ）がある。ねじり振動トルク（Ｔｍ）は負荷
外乱（ＴＬ）が負荷機部４に入力されることによりねじ
り軸がねじられ、電動機速度（ωｍ）と負荷速度（ω
Ｌ）の速度差がねじり軸部３の入力となり、積分された
ねじり角Δθがねじり剛性係数（Ｋｃ）倍、速度差はね
じり軸の粘性抵抗ＤＶ倍され、その和がねじりトルクと
なり、電動機軸にフィードバックされる。ねじり振動
（ωｒ）は数１に示す（１）式によって与えられる。ま
た、トルク指令（Ｔ＊）からねじり振動トルク（Ｔｍ）
までの伝達関数を数式で表現することにより、数１に示
す（２）式〜（４）式が成立し、これらの式をＴＬ，Ｔ
ｍについて整理することにより(５)式が得られる。
図４はねじり軸を有する２慣性系トルク制御ブロック図
であり、レオナードやインバータにあたるトルク発生係
数（ｋｔ）１、電動機部（Ｊｍ）２、ねじり軸部（Ｋｃ
／Ｓ＋ＤＶ）３，負荷機部（ＪＬ）４から構成される。
制御入力としてトルク入力（Ｕ０＊）、外乱として負荷
外乱（ＴＬ）がある。ねじり振動トルク（Ｔｍ）は負荷
外乱（ＴＬ）が負荷機部４に入力されることによりねじ
り軸がねじられ、電動機速度（ωｍ）と負荷速度（ω
Ｌ）の速度差がねじり軸部３の入力となり、積分された
ねじり角Δθがねじり剛性係数（Ｋｃ）倍、速度差はね
じり軸の粘性抵抗ＤＶ倍され、その和がねじりトルクと
なり、電動機軸にフィードバックされる。ねじり振動
（ωｒ）は数１に示す（１）式によって与えられる。ま
た、トルク指令（Ｔ＊）からねじり振動トルク（Ｔｍ）
までの伝達関数を数式で表現することにより、数１に示
す（２）式〜（４）式が成立し、これらの式をＴＬ，Ｔ
ｍについて整理することにより(５)式が得られる。
【０００６】
【数１】
【０００７】（５）式をブロック図で示すと図５にな
る。ブロックへの入力はトルク入力（Ｕ０＊）、負荷外
乱（ＴＬ）、出力はねじり振動トルク（Ｔｍ）となる。
ここで各部の定数を電動機慣性（Ｊｍ），粘性抵抗（Ｄ
ｍ）、負荷部慣性（ＪＬ）、粘性抵抗（ＤＬ）とする。
図５において負荷外乱（ＴＬ）が負荷機部（ＪＬ）４を
通りＴＬ’となる。このＴＬ’からＴｍまでの伝達関数
５は電動機部（Ｊｍ）２、ねじり軸部（Ｋｃ／Ｓ＋Ｄ
Ｖ）３，負荷機部（ＪＬ）４の伝達関数の和の逆数とな
る。ここでＴＬ‘を推定する手段として図５の入力Ｕ０
＊、出力Ｔｍを用いて図６の外乱オブザーバ６を構成す
ることができる。外乱オブザーバ６のなかの定数はノミ
ナル値とし、トルク発生係数（ｋｔ）１は７、電動機部
（Ｊｍ）２は８、伝達関数５は９と置換する。 ブロッ
ク９はブロック５の逆関数となるから電動機部（Ｊｍ）
２、ねじり軸部（Ｋｃ／Ｓ＋ＤＶ）３，負荷機部（Ｊ
Ｌ）４の和のノミナル変換したものとなる。これまでの
説明ではオブザーバに使う各要素の定数のうち粘性抵抗
はすべて除き、粘性による機械損失分はすべて外乱に含
めている。ちなみに粘性抵抗による機械損失は一般的に
そんなに大きな値になることはまれで大きくなれば安定
側に作用しねじり振動を抑えることになる。さらにブロ
ック１０は外乱オブザーバフィルタ、ブロック１１はト
ルクセンサの遅れをあらわす１次遅れフィルタである。
ブロック１２は推定値ＴＬＨ’をブロック１の入力側に
フィードバックして外乱ＴＬ’をキャンセルするための
ブロック７、８の逆関数である。
る。ブロックへの入力はトルク入力（Ｕ０＊）、負荷外
乱（ＴＬ）、出力はねじり振動トルク（Ｔｍ）となる。
ここで各部の定数を電動機慣性（Ｊｍ），粘性抵抗（Ｄ
ｍ）、負荷部慣性（ＪＬ）、粘性抵抗（ＤＬ）とする。
図５において負荷外乱（ＴＬ）が負荷機部（ＪＬ）４を
通りＴＬ’となる。このＴＬ’からＴｍまでの伝達関数
５は電動機部（Ｊｍ）２、ねじり軸部（Ｋｃ／Ｓ＋Ｄ
Ｖ）３，負荷機部（ＪＬ）４の伝達関数の和の逆数とな
る。ここでＴＬ‘を推定する手段として図５の入力Ｕ０
＊、出力Ｔｍを用いて図６の外乱オブザーバ６を構成す
ることができる。外乱オブザーバ６のなかの定数はノミ
ナル値とし、トルク発生係数（ｋｔ）１は７、電動機部
（Ｊｍ）２は８、伝達関数５は９と置換する。 ブロッ
ク９はブロック５の逆関数となるから電動機部（Ｊｍ）
２、ねじり軸部（Ｋｃ／Ｓ＋ＤＶ）３，負荷機部（Ｊ
Ｌ）４の和のノミナル変換したものとなる。これまでの
説明ではオブザーバに使う各要素の定数のうち粘性抵抗
はすべて除き、粘性による機械損失分はすべて外乱に含
めている。ちなみに粘性抵抗による機械損失は一般的に
そんなに大きな値になることはまれで大きくなれば安定
側に作用しねじり振動を抑えることになる。さらにブロ
ック１０は外乱オブザーバフィルタ、ブロック１１はト
ルクセンサの遅れをあらわす１次遅れフィルタである。
ブロック１２は推定値ＴＬＨ’をブロック１の入力側に
フィードバックして外乱ＴＬ’をキャンセルするための
ブロック７、８の逆関数である。
【０００８】以上に述べた本発明の請求項１に関わる図
６を等価変換したものが図１であり、電動機へのトルク
入力（Ｕ０＊）と、負荷機４よりねじり軸を介してフィ
ードバックバックされる電動機トルクであるねじり振動
トルク（Ｔｍ）の間において、ブロックへの入力はトル
ク入力（Ｕ０＊）、負荷外乱（ＴＬ）、出力はねじり振
動トルク（Ｔｍ）となるように整理して伝達関数を求
め、電動機部８のブロックとこの求めた伝達関数の逆関
数のブロック９の定数は、各々の部の定数のノミナル値
を用い、負荷に作用する外乱要素、即ち、負荷外乱（Ｔ
Ｌ）を負荷機のブロックを通した外乱（ＴＬ’）を推定
する外乱推定オブザーバを構成する手段をとる。この外
乱推定値によりねじり軸系トルク制御を行う。図２及び
図３はブロック９を等価変換した請求項１に関わるもの
である。
６を等価変換したものが図１であり、電動機へのトルク
入力（Ｕ０＊）と、負荷機４よりねじり軸を介してフィ
ードバックバックされる電動機トルクであるねじり振動
トルク（Ｔｍ）の間において、ブロックへの入力はトル
ク入力（Ｕ０＊）、負荷外乱（ＴＬ）、出力はねじり振
動トルク（Ｔｍ）となるように整理して伝達関数を求
め、電動機部８のブロックとこの求めた伝達関数の逆関
数のブロック９の定数は、各々の部の定数のノミナル値
を用い、負荷に作用する外乱要素、即ち、負荷外乱（Ｔ
Ｌ）を負荷機のブロックを通した外乱（ＴＬ’）を推定
する外乱推定オブザーバを構成する手段をとる。この外
乱推定値によりねじり軸系トルク制御を行う。図２及び
図３はブロック９を等価変換した請求項１に関わるもの
である。
【０００９】請求項２では、負荷に作用する外乱要素を
推定する外乱推定オブザーバを構成しブロック１前段に
キャンセルフィードバックし、かつトルク安定化制御部
にねじり振動トルク（Ｔｍ）をフィードバックする手段
をとる。このようにしてトルクフィードバック制御系を
構成することを特徴とする。
推定する外乱推定オブザーバを構成しブロック１前段に
キャンセルフィードバックし、かつトルク安定化制御部
にねじり振動トルク（Ｔｍ）をフィードバックする手段
をとる。このようにしてトルクフィードバック制御系を
構成することを特徴とする。
【００１０】以下、図１、２、３および７により本発明
の実施形態を述べる。図１にはねじり系トルクシステム
としてトルク発生係数（ｋｔ）１、電動機部（Ｊｍ）
２、ねじり軸部（Ｋｃ／Ｓ＋ＤＶ）３，負荷機部（Ｊ
Ｌ）４がある。トルク入力Ｕ０＊がレオナードやインバ
ータに相当するトルク発生係数（ｋｔ）１にあたえられ
その出力と負荷側からのねじり振動トルク（Ｔｍ）の差
が電動機部（Ｊｍ）２にあたえられ電動機は回転し電動
機速度（ωｍ）となる。電動機速度（ωｍ）と負荷速度
（ωＬ）の速度差Δωはねじり軸の粘性抵抗ＤＶ倍、さ
らにΔωが積分されたねじり角Δθがねじり剛性係数
（Ｋｃ）倍されそれらの和がねじりトルクＴｍとなり、
前述の如く軸を介して電動機軸にフィードバックされ
る。ねじりトルクＴｍと負荷外乱ＴＬの差が負荷機部４
にあたえられ負荷速度ωＬとなる。このねじり系トルク
システムの入力Ｕ０＊、出力Ｔｍの情報を取り込みを図
６の外乱オブザーバ６を構成する。入力Ｕ０＊はレオナ
ードやインバータなどアクチュータのトルク電流に相当
し、可制御変数である。ブロック１１はトルクセンサの
遅れフィルタである。外乱オブザーバ６の構成、手段は
前項で詳述したとおり、推定値ＴＬＨ’を推定し、この
推定値をブロック１の前段のキャンセルフィードバック
させている。ブロック９の中身は電動機部（Ｊｍ）２、
ねじり軸部（Ｋｃ／Ｓ＋ＤＶ）３、負荷機部（ＪＬ）４
のノミナル変換したものの和として表現している。この
ように外乱オブザーバの構成ブロックはいずれもシステ
ム構成要素から成り立つので物理的に理解し易い形態で
ある
の実施形態を述べる。図１にはねじり系トルクシステム
としてトルク発生係数（ｋｔ）１、電動機部（Ｊｍ）
２、ねじり軸部（Ｋｃ／Ｓ＋ＤＶ）３，負荷機部（Ｊ
Ｌ）４がある。トルク入力Ｕ０＊がレオナードやインバ
ータに相当するトルク発生係数（ｋｔ）１にあたえられ
その出力と負荷側からのねじり振動トルク（Ｔｍ）の差
が電動機部（Ｊｍ）２にあたえられ電動機は回転し電動
機速度（ωｍ）となる。電動機速度（ωｍ）と負荷速度
（ωＬ）の速度差Δωはねじり軸の粘性抵抗ＤＶ倍、さ
らにΔωが積分されたねじり角Δθがねじり剛性係数
（Ｋｃ）倍されそれらの和がねじりトルクＴｍとなり、
前述の如く軸を介して電動機軸にフィードバックされ
る。ねじりトルクＴｍと負荷外乱ＴＬの差が負荷機部４
にあたえられ負荷速度ωＬとなる。このねじり系トルク
システムの入力Ｕ０＊、出力Ｔｍの情報を取り込みを図
６の外乱オブザーバ６を構成する。入力Ｕ０＊はレオナ
ードやインバータなどアクチュータのトルク電流に相当
し、可制御変数である。ブロック１１はトルクセンサの
遅れフィルタである。外乱オブザーバ６の構成、手段は
前項で詳述したとおり、推定値ＴＬＨ’を推定し、この
推定値をブロック１の前段のキャンセルフィードバック
させている。ブロック９の中身は電動機部（Ｊｍ）２、
ねじり軸部（Ｋｃ／Ｓ＋ＤＶ）３、負荷機部（ＪＬ）４
のノミナル変換したものの和として表現している。この
ように外乱オブザーバの構成ブロックはいずれもシステ
ム構成要素から成り立つので物理的に理解し易い形態で
ある
【００１１】図１のブロック９の和の表現をさらに分解
しブロック変換を行うと図２がえられる。ノミナル値に
よる電動機部、ねじり軸部、負荷機部のブロックを並列
化しブロック９’とする。ブロック１１のトルクセンサ
の遅れフィルタの出力が９’の入力となり、９’で各々
の出力は加算、またトルク入力Ｕ０＊がブロック７、８
をへて減算されて外乱オブザーバフィルタ１０に送られ
外乱トルク推定値ＴＬＨ’がえられる。１０の出力はブ
ロック１１をへてブロック１の前段にフィードバックさ
れる。以上のように図１のブロック９が図２のブロック
９’のように変換することで外乱オブザーバの構成が簡
素化されている。
しブロック変換を行うと図２がえられる。ノミナル値に
よる電動機部、ねじり軸部、負荷機部のブロックを並列
化しブロック９’とする。ブロック１１のトルクセンサ
の遅れフィルタの出力が９’の入力となり、９’で各々
の出力は加算、またトルク入力Ｕ０＊がブロック７、８
をへて減算されて外乱オブザーバフィルタ１０に送られ
外乱トルク推定値ＴＬＨ’がえられる。１０の出力はブ
ロック１１をへてブロック１の前段にフィードバックさ
れる。以上のように図１のブロック９が図２のブロック
９’のように変換することで外乱オブザーバの構成が簡
素化されている。
【００１２】図３では図２の外乱オブザーバ内のブロッ
ク８と同じ制御構成要素がブロック９’内に８’として
あるので、それを１つにまとめるべくブロック変換した
ものである。ブロック７の出力とブロック１１の出力の
差を先ず取りブロック８’ヘ入力している。以上のよう
に図２又は図３のように表現するとオブザーバ補償制御
のながれ、内容が分かり易く明快になる。
ク８と同じ制御構成要素がブロック９’内に８’として
あるので、それを１つにまとめるべくブロック変換した
ものである。ブロック７の出力とブロック１１の出力の
差を先ず取りブロック８’ヘ入力している。以上のよう
に図２又は図３のように表現するとオブザーバ補償制御
のながれ、内容が分かり易く明快になる。
【００１２】図７では請求項２に関わるねじり軸系トル
ク制御系の一実施例として外乱オブザーバとトルク安定
化可制御制御部を有する例を示す。負荷に作用する外乱
要素を推定する外乱推定オブザーバを制御要素ブロック
のみで構成し、外乱オブザーバ出力をトルク発生係数
（ｋｔ）ブロック１の前段にキャンセルフィードバック
し外乱ＴＬを打ち消し、あたかも外乱がないが如く無負
荷の状態を維持する。かつ、トルク安定化制御部を設け
ねじり振動トルク（Ｔｍ）をフィードバックする手段を
とる。このようにしてトルクフィードバック制御系を構
成することを特徴とする。
ク制御系の一実施例として外乱オブザーバとトルク安定
化可制御制御部を有する例を示す。負荷に作用する外乱
要素を推定する外乱推定オブザーバを制御要素ブロック
のみで構成し、外乱オブザーバ出力をトルク発生係数
（ｋｔ）ブロック１の前段にキャンセルフィードバック
し外乱ＴＬを打ち消し、あたかも外乱がないが如く無負
荷の状態を維持する。かつ、トルク安定化制御部を設け
ねじり振動トルク（Ｔｍ）をフィードバックする手段を
とる。このようにしてトルクフィードバック制御系を構
成することを特徴とする。
【発明の効果】以上のように本発明はねじり振動を抑制
するために、制御ブロックを見直して、トルク入力から
電動機トルクまでの伝達特性を改善する為に鑑みてなさ
れたもので簡単なブロック変換によりトルク制御系に対
する外乱オブザーバの構成を提案したものである。この
発明の請求項第１項に記載されたトルク制御系に対する
外乱オブザーバの構成はその制御構成要素がねじり制御
システム構成要素、即ち電動機部、ねじり軸部、負荷機
部等を元としているので、外乱オブザーバはオブザーバ
補償内容、成分が分離出来、明快となる。これは従来よ
く使われている状態フィードバック制御のような複雑な
制御とならず理解し易い。さらに、図２、図３のように
表現すると一層理解しやすい。請求項２項記載のねじり
軸系トルク制御方法では負荷に作用する外乱要素を推定
する外乱推定オブザーバを構成して負荷に加わる外乱Ｔ
Ｌを常時打ち消し、あたかも外乱がないが如く無負荷の
状態を維持するので、外乱に対するトルクのロバスト性
が大幅に改善する。また、トルク安定化制御部を設けて
トルクセンサより得られる電動機トルク（Ｔｍ）をフィ
ードバックしてトルク制御系を構成するので、指令応答
の改善が合わせて可能となる。
するために、制御ブロックを見直して、トルク入力から
電動機トルクまでの伝達特性を改善する為に鑑みてなさ
れたもので簡単なブロック変換によりトルク制御系に対
する外乱オブザーバの構成を提案したものである。この
発明の請求項第１項に記載されたトルク制御系に対する
外乱オブザーバの構成はその制御構成要素がねじり制御
システム構成要素、即ち電動機部、ねじり軸部、負荷機
部等を元としているので、外乱オブザーバはオブザーバ
補償内容、成分が分離出来、明快となる。これは従来よ
く使われている状態フィードバック制御のような複雑な
制御とならず理解し易い。さらに、図２、図３のように
表現すると一層理解しやすい。請求項２項記載のねじり
軸系トルク制御方法では負荷に作用する外乱要素を推定
する外乱推定オブザーバを構成して負荷に加わる外乱Ｔ
Ｌを常時打ち消し、あたかも外乱がないが如く無負荷の
状態を維持するので、外乱に対するトルクのロバスト性
が大幅に改善する。また、トルク安定化制御部を設けて
トルクセンサより得られる電動機トルク（Ｔｍ）をフィ
ードバックしてトルク制御系を構成するので、指令応答
の改善が合わせて可能となる。
【図１】本発明の一実施例のブロック図である。
【図２】図１のブロック図を等価変換したものである。
【図３】図１のブロック図を図２と異なるブロックに等
価変換したものである。
価変換したものである。
【図４】ねじり軸系トルク制御基本ブロック図である。
【図５】ねじり軸系トルク制御の基本ブロック図であ
る。
る。
【図６】本発明の基本説明のためのトルク外乱オブザー
バのブロック図である。
バのブロック図である。
【図７】本発明の一実施例のブロック図である。
１ トルク発生係数（ｋｔ） ２ 電動機部（Ｊｍ） ３ ねじり軸部（Ｋｃ／Ｓ＋ＤＶ） ４ 負荷機部（ＪＬ） ５ ＴＬ’からＴｍまでの伝達関数 ６ トルク外乱オブザーバ部 ７ ノミナルとしたトルク発生係数（ｋｔ
ｎ） ８ ノミナルとした電動機部 ９ ノミナル化したＴＬ’からＴｍまでの伝
達関数の逆関数 ９‘、９’’ ９を並列化したブロック部 １０ 外乱オブザーバフィルタ １１ トルクセンサの遅れをあらわす１次遅れ
フィルタ １２ ノミナル化したブロック７、８の逆関数
部 １３ トルク安定化制御部 Ｔ＊：トルク指令 Ｕ０＊：トルク入力 ω
m：電動機速度 ωＬ：負荷機速度 ＴＬ：負荷外乱 ＴＬ’：
ブロック４の出力 ＴＬＨ’：ＴＬの推定値 Ｔｍ：電動機トルクであるね
じり振動トルク
ｎ） ８ ノミナルとした電動機部 ９ ノミナル化したＴＬ’からＴｍまでの伝
達関数の逆関数 ９‘、９’’ ９を並列化したブロック部 １０ 外乱オブザーバフィルタ １１ トルクセンサの遅れをあらわす１次遅れ
フィルタ １２ ノミナル化したブロック７、８の逆関数
部 １３ トルク安定化制御部 Ｔ＊：トルク指令 Ｕ０＊：トルク入力 ω
m：電動機速度 ωＬ：負荷機速度 ＴＬ：負荷外乱 ＴＬ’：
ブロック４の出力 ＴＬＨ’：ＴＬの推定値 Ｔｍ：電動機トルクであるね
じり振動トルク
Claims (2)
- 【請求項１】 電動機と負荷機との間にねじり軸を含む
系において、電動機へのトルク指令と負荷機よりねじり
軸を介してフィードバックバックされる電動機トルク間
の伝達関数を求め、電動機部のブロックと該伝達関数の
逆関数のブロックに各部のノミナル値を用い、負荷に作
用する外乱要素を推定する外乱推定オブザーバを構成す
ることを特徴とするねじり軸系トルク制御方法。 - 【請求項２】 負荷に作用する外乱要素を推定する外乱
推定オブザーバを構成しかつトルク安定化制御部に外乱
推定値をフィードバックしてトルク制御系を構成するこ
とを特徴とする請求項１記載のねじり軸系トルク制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10048993A JPH11231942A (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | ねじり軸系トルク制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10048993A JPH11231942A (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | ねじり軸系トルク制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11231942A true JPH11231942A (ja) | 1999-08-27 |
Family
ID=12818750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10048993A Pending JPH11231942A (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | ねじり軸系トルク制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11231942A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007236185A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-09-13 | Juki Corp | 位置決め装置の同期防振制御装置 |
| JP2008228484A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Nagaoka Univ Of Technology | モータ制御装置およびモータ制御方法 |
| JP2019021079A (ja) * | 2017-07-19 | 2019-02-07 | 株式会社明電舎 | 制御系設計方法及び試験システムの制御パラメータ決定方法 |
| EP3968513A4 (en) * | 2019-05-09 | 2022-06-29 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Motor control system, motor control method, and program |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP10048993A patent/JPH11231942A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007236185A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-09-13 | Juki Corp | 位置決め装置の同期防振制御装置 |
| JP2008228484A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Nagaoka Univ Of Technology | モータ制御装置およびモータ制御方法 |
| JP2019021079A (ja) * | 2017-07-19 | 2019-02-07 | 株式会社明電舎 | 制御系設計方法及び試験システムの制御パラメータ決定方法 |
| EP3968513A4 (en) * | 2019-05-09 | 2022-06-29 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Motor control system, motor control method, and program |
| US11791751B2 (en) | 2019-05-09 | 2023-10-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Motor control system, motor control method, and program |
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