JPH11258076A - モータトルクリップル測定装置 - Google Patents
モータトルクリップル測定装置Info
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- JPH11258076A JPH11258076A JP8258098A JP8258098A JPH11258076A JP H11258076 A JPH11258076 A JP H11258076A JP 8258098 A JP8258098 A JP 8258098A JP 8258098 A JP8258098 A JP 8258098A JP H11258076 A JPH11258076 A JP H11258076A
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- motor
- torque ripple
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータが発生する角度に依存したトルクリッ
プルの従来の測定方法では、コギングトルクしか測定で
きず、また、クローン摩擦や粘性摩擦の影響を受けて誤
差が生じてしまうという問題があった。 【解決手段】 トルク指令、速度指令、あるいは、位置
指令を制御入力として、モータが一定速度で回転するよ
うに制御入力の補正を繰返し、最終的に一定速度の駆動
を実現する学習制御装置と、前記学習制御装置によって
実現された、定速回転時における１回転分のモータ角度
(0度≦θn ＜360 度,n=1,2, …,N) に対応したトルク指
令データTr( θn)(n=1,2, …,N) を収集し、このトルク
指令データよりトルクリップルデータを求め記憶する手
段を備えたものである。
プルの従来の測定方法では、コギングトルクしか測定で
きず、また、クローン摩擦や粘性摩擦の影響を受けて誤
差が生じてしまうという問題があった。 【解決手段】 トルク指令、速度指令、あるいは、位置
指令を制御入力として、モータが一定速度で回転するよ
うに制御入力の補正を繰返し、最終的に一定速度の駆動
を実現する学習制御装置と、前記学習制御装置によって
実現された、定速回転時における１回転分のモータ角度
(0度≦θn ＜360 度,n=1,2, …,N) に対応したトルク指
令データTr( θn)(n=1,2, …,N) を収集し、このトルク
指令データよりトルクリップルデータを求め記憶する手
段を備えたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータの角度に依
存して発生するトルクリップルを測定するモータトルク
リップル測定装置に関する。
存して発生するトルクリップルを測定するモータトルク
リップル測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】トルクリップルを測定する従来技術とし
ては、モータを他の回転装置により低速の一定速度で回
転させ、その際のモータ軸にかかるトルクを測定する方
法がある（たとえば、特開平５−１４９８０３号公報参
照）。
ては、モータを他の回転装置により低速の一定速度で回
転させ、その際のモータ軸にかかるトルクを測定する方
法がある（たとえば、特開平５−１４９８０３号公報参
照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】モータが固定子と回転
子との相対角度に依存して発生するトルクリップルとし
ては、コギングトルクのようにモータの発生トルクの大
きさによらず固定値であるものと、発生トルクに比例し
て増大するものとがある。しかし、従来技術では、コギ
ングトルクしか測定できず、また、クーロン摩擦や粘性
摩擦の影響を受けて誤差が生じてしまうという問題があ
った。また、非常に低速でしか測定できないため測定に
時間が掛かるという問題があった。そこで本発明は、モ
ータが発生する角度に依存したトルクリップルデータ
を、モータの発生トルクに依存しないものと比例して増
大するものと別個に、摩擦等の影響を受けずに測定する
トルクリップル測定装置を提供することを目的とする。
子との相対角度に依存して発生するトルクリップルとし
ては、コギングトルクのようにモータの発生トルクの大
きさによらず固定値であるものと、発生トルクに比例し
て増大するものとがある。しかし、従来技術では、コギ
ングトルクしか測定できず、また、クーロン摩擦や粘性
摩擦の影響を受けて誤差が生じてしまうという問題があ
った。また、非常に低速でしか測定できないため測定に
時間が掛かるという問題があった。そこで本発明は、モ
ータが発生する角度に依存したトルクリップルデータ
を、モータの発生トルクに依存しないものと比例して増
大するものと別個に、摩擦等の影響を受けずに測定する
トルクリップル測定装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、角度検出器を備えたモータのトルクリッ
プル測定装置であり、トルク指令、速度指令、あるい
は、位置指令を制御入力として、モータが一定速度で回
転するように制御入力の補正を繰返し、最終的に一定速
度の駆動を実現する学習制御装置と、前記学習制御装置
によって実現された、定速回転時における１回転分のモ
ータ角度（0 度≦θn ＜360 度, n=1,2,…,N）に対応し
たトルク指令データTr( θn)（n=1,2,…,N）を収集し、
このトルク指令データよりトルクリップルデータを求め
記憶する手段とを備えたことを特徴とするものである。
め、本発明は、角度検出器を備えたモータのトルクリッ
プル測定装置であり、トルク指令、速度指令、あるい
は、位置指令を制御入力として、モータが一定速度で回
転するように制御入力の補正を繰返し、最終的に一定速
度の駆動を実現する学習制御装置と、前記学習制御装置
によって実現された、定速回転時における１回転分のモ
ータ角度（0 度≦θn ＜360 度, n=1,2,…,N）に対応し
たトルク指令データTr( θn)（n=1,2,…,N）を収集し、
このトルク指令データよりトルクリップルデータを求め
記憶する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１に示
して説明する。図中６は角度検出器７を備えたモータで
あり、一定トルクを発生するトルク発生器８が接続され
ている。トルク発生器８としては、様々なものが考えら
れるが、一定トルクを発生する他のモータを連結しても
良いし、重りをつないで一定トルクを発生させても良
い。１はトルクリップル測定装置であり、モータ６を一
定速度で駆動する学習制御装置２とトルクリップルデー
タを求める演算器３とトルクリップルデータを記憶する
メモリ４と５から成る。学習制御装置２は、トルク指
令、速度指令、あるいは、位置指令を制御入力として、
モータ６が一定速度で回転するように制御入力の補正を
繰返し、最終的に一定速度の駆動を実現する。学習制御
方法としては多くのものがあるが、例えば、本出願人の
出願である特開平６−３２４７１０「学習制御装置」の
第３の発明を用いた場合について説明する。モータを一
定速度で回すために、時刻i ・ Tsにおける目標角度指令
ｒ(i) のサンプリング周期Ts間の増分値Δｒ(i) を一定
値drとする。以下時刻i ・ Tsを便宜上時刻i と呼ぶ。こ
の目標角度指令ｒ(i) に対して、制御入力ｕ(i) を次式
(1a)で与える。 ｕ(i) = ｕ(i’) + σ(i) (1a) ここで時刻i ’は１周期前の時刻であり、(i-i’)・ dr
で１回転となる。σ(i) は１周期前の制御入力ｕ(i’)
からの補正量であり、次式(1b)で与える。
して説明する。図中６は角度検出器７を備えたモータで
あり、一定トルクを発生するトルク発生器８が接続され
ている。トルク発生器８としては、様々なものが考えら
れるが、一定トルクを発生する他のモータを連結しても
良いし、重りをつないで一定トルクを発生させても良
い。１はトルクリップル測定装置であり、モータ６を一
定速度で駆動する学習制御装置２とトルクリップルデー
タを求める演算器３とトルクリップルデータを記憶する
メモリ４と５から成る。学習制御装置２は、トルク指
令、速度指令、あるいは、位置指令を制御入力として、
モータ６が一定速度で回転するように制御入力の補正を
繰返し、最終的に一定速度の駆動を実現する。学習制御
方法としては多くのものがあるが、例えば、本出願人の
出願である特開平６−３２４７１０「学習制御装置」の
第３の発明を用いた場合について説明する。モータを一
定速度で回すために、時刻i ・ Tsにおける目標角度指令
ｒ(i) のサンプリング周期Ts間の増分値Δｒ(i) を一定
値drとする。以下時刻i ・ Tsを便宜上時刻i と呼ぶ。こ
の目標角度指令ｒ(i) に対して、制御入力ｕ(i) を次式
(1a)で与える。 ｕ(i) = ｕ(i’) + σ(i) (1a) ここで時刻i ’は１周期前の時刻であり、(i-i’)・ dr
で１回転となる。σ(i) は１周期前の制御入力ｕ(i’)
からの補正量であり、次式(1b)で与える。
【０００６】
【数１】
【０００７】ここで、ｅは目標角度指令とモータ角度と
の偏差であり、Δはそのサンプリング周期間の増分値を
表す。 vm ,pn ,gn ,Eは、制御入力ｕからモータ角度の
増分値までの離散時間伝達関数モデルにより定まる係数
であり、Na, Nbはモデルの次数、M は未来偏差の予測区
間である。(1b)式によって、伝達関数モデルを用いて予
測した未来偏差が最小となるように補正量が決定される
ため、(1) 式の補正を続けると偏差は速やかに減少し、
目標角度指令通りの、一定速度の回転が実現される。学
習が完了すると、実現された一定速度の回転時におけ
る、１回転分のモータ角度（0 度≦θn ＜360 度, n=1,
2,…,N）に対応したトルク指令データTr( θn)（n=1,2,
…,N）が学習制御装置２から演算器３へ出力される。演
算器３は学習制御装置２が条件を変えて学習した結果得
られる複数のトルク指令データよりトルクリップルデー
タを Tcg(θn) =｛Tr+ ( θn) + Tr - ( θn)｝ / 2 (n=1,2, …,N)(2) として求め、メモリ４に記憶し、さらに、 Trp(θn)= ｛Tr1(θn)-Tr2( θn)-(Td1-Td2)｝/(Td1-Td2)(n=1,2, …,N)(3) として求め、メモリ５に記憶する。ここで、Tr+ ( θn)
と Tr - ( θn)は、正回転指令Δｒ≡dr’および逆回転
指令Δｒ≡ -dr’に対してそれぞれ学習した結果得られ
たトルク指令データであり、Tr1(θn)とTr2(θn)は、ト
ルク発生器８により２種類の一定トルク-Td1および-Td2
をそれぞれモータに加えた状態で、回転指令Δｒ≡dr”
に対して学習した結果得られたトルク指令データであ
る。(2) 式と(3) 式について説明する。まず、Tr+ ( θ
n)は正回転Δｒ≡dr’を実現するトルク指令であるか
ら、次式 Tr + (θn)≒Tq+ ( θn) ≒｛1+Trpl( θn)｝・ ｛Tcog( θn) + Tclb + D ・ dr’/Ts ｝ (4) が成り立つと考えられる。ここで、Tq +はモータトル
ク、Trplはモータトルクに比例するトルクリップルの各
角度における比例定数、Tcogはコギングトルク等のモー
タトルクに比例しないトルクリップル、Tclbはクーロン
摩擦、D は粘性摩擦係数である。同様にして、逆回転の
場合は次式 Tr - (θn)≒Tq - (θn) ≒｛1+Trpl( θn)｝・ ｛Tcog( θn) - Tclb - D ・ dr’/Ts ｝ (5) が成り立つと考えられる。したがって(4), (5)式より,
(2) 式は、 Tcg(θn) =｛Tr+ ( θn) + Tr - ( θn)｝ / 2 ≒｛1+Trpl( θn)｝・ Tcog( θn) ≒Tcog( θn) (n=1,2, …,N)(6) となり、モータトルクに比例しないトルクリップルが得
られる。次に、Tr1(θn)とTr2(θn)は、一定トルク-Td1
および-Td2をそれぞれモータに加えた状態で、一定速回
転Δｒ≡dr”を実現するトルク指令であるから Tr1(θn)≒Tq1(θn) ≒｛1+Trpl( θn)｝・ ｛Tcog( θn) + Tclb + D ・ dr”/Ts + Td1 ｝ (7) Tr2(θn)≒Tq2 ≒｛1+Trpl( θn)｝・ ｛Tcog( θn) + Tclb + D ・ dr”/Ts + Td2 ｝ (8) が成り立つと考えられる。ここで、Tq1, Tq2はモータト
ルクである。上式より、 Tr1(θn)-Tr2( θn)≒｛1+Trpl( θn)｝・(Td1-Td2) (9) であるから、(3) 式は、 Trp(θn)= ｛Tr1(θn)-Tr2( θn)-(Td1-Td2)｝/(Td1-Td2) ≒Trpl( θn) (n=1,2,…,N) (10) となり、モータトルクに比例するトルクリップルの比例
定数が得られる。また、トルク指令が実際のトルクに反
映するまでの時間dtm が無視できない場合は、一定速回
転時の角速度 dθ/dt=dr/Ts とdtm との積(dθ/dt)・ dt
m の分だけ前記トルクリップルデータTcg(θn)およびTr
p(θn)を角度θn に対してシフトして、例えば(2) 式右
辺で計算した値をTcg(θn)にではなくTcg(θn+(dθ/dt)
・dtm)に入れれば良い。さらに、トルクセンサによって
モータ軸に掛かるトルクの測定データが得られる場合
は、前記トルク指令データに代えて、トルク測定データ
を用いてもよい。なお、本発明は「回転」を「移動」、
「角度」を「相対位置」、「回転子を移動子」、「１回
転分のモータ角度」を「固定子と移動子の相対位置」等
に置き換えればリニアモータにも適用可能であることは
いうまでもない。
の偏差であり、Δはそのサンプリング周期間の増分値を
表す。 vm ,pn ,gn ,Eは、制御入力ｕからモータ角度の
増分値までの離散時間伝達関数モデルにより定まる係数
であり、Na, Nbはモデルの次数、M は未来偏差の予測区
間である。(1b)式によって、伝達関数モデルを用いて予
測した未来偏差が最小となるように補正量が決定される
ため、(1) 式の補正を続けると偏差は速やかに減少し、
目標角度指令通りの、一定速度の回転が実現される。学
習が完了すると、実現された一定速度の回転時におけ
る、１回転分のモータ角度（0 度≦θn ＜360 度, n=1,
2,…,N）に対応したトルク指令データTr( θn)（n=1,2,
…,N）が学習制御装置２から演算器３へ出力される。演
算器３は学習制御装置２が条件を変えて学習した結果得
られる複数のトルク指令データよりトルクリップルデー
タを Tcg(θn) =｛Tr+ ( θn) + Tr - ( θn)｝ / 2 (n=1,2, …,N)(2) として求め、メモリ４に記憶し、さらに、 Trp(θn)= ｛Tr1(θn)-Tr2( θn)-(Td1-Td2)｝/(Td1-Td2)(n=1,2, …,N)(3) として求め、メモリ５に記憶する。ここで、Tr+ ( θn)
と Tr - ( θn)は、正回転指令Δｒ≡dr’および逆回転
指令Δｒ≡ -dr’に対してそれぞれ学習した結果得られ
たトルク指令データであり、Tr1(θn)とTr2(θn)は、ト
ルク発生器８により２種類の一定トルク-Td1および-Td2
をそれぞれモータに加えた状態で、回転指令Δｒ≡dr”
に対して学習した結果得られたトルク指令データであ
る。(2) 式と(3) 式について説明する。まず、Tr+ ( θ
n)は正回転Δｒ≡dr’を実現するトルク指令であるか
ら、次式 Tr + (θn)≒Tq+ ( θn) ≒｛1+Trpl( θn)｝・ ｛Tcog( θn) + Tclb + D ・ dr’/Ts ｝ (4) が成り立つと考えられる。ここで、Tq +はモータトル
ク、Trplはモータトルクに比例するトルクリップルの各
角度における比例定数、Tcogはコギングトルク等のモー
タトルクに比例しないトルクリップル、Tclbはクーロン
摩擦、D は粘性摩擦係数である。同様にして、逆回転の
場合は次式 Tr - (θn)≒Tq - (θn) ≒｛1+Trpl( θn)｝・ ｛Tcog( θn) - Tclb - D ・ dr’/Ts ｝ (5) が成り立つと考えられる。したがって(4), (5)式より,
(2) 式は、 Tcg(θn) =｛Tr+ ( θn) + Tr - ( θn)｝ / 2 ≒｛1+Trpl( θn)｝・ Tcog( θn) ≒Tcog( θn) (n=1,2, …,N)(6) となり、モータトルクに比例しないトルクリップルが得
られる。次に、Tr1(θn)とTr2(θn)は、一定トルク-Td1
および-Td2をそれぞれモータに加えた状態で、一定速回
転Δｒ≡dr”を実現するトルク指令であるから Tr1(θn)≒Tq1(θn) ≒｛1+Trpl( θn)｝・ ｛Tcog( θn) + Tclb + D ・ dr”/Ts + Td1 ｝ (7) Tr2(θn)≒Tq2 ≒｛1+Trpl( θn)｝・ ｛Tcog( θn) + Tclb + D ・ dr”/Ts + Td2 ｝ (8) が成り立つと考えられる。ここで、Tq1, Tq2はモータト
ルクである。上式より、 Tr1(θn)-Tr2( θn)≒｛1+Trpl( θn)｝・(Td1-Td2) (9) であるから、(3) 式は、 Trp(θn)= ｛Tr1(θn)-Tr2( θn)-(Td1-Td2)｝/(Td1-Td2) ≒Trpl( θn) (n=1,2,…,N) (10) となり、モータトルクに比例するトルクリップルの比例
定数が得られる。また、トルク指令が実際のトルクに反
映するまでの時間dtm が無視できない場合は、一定速回
転時の角速度 dθ/dt=dr/Ts とdtm との積(dθ/dt)・ dt
m の分だけ前記トルクリップルデータTcg(θn)およびTr
p(θn)を角度θn に対してシフトして、例えば(2) 式右
辺で計算した値をTcg(θn)にではなくTcg(θn+(dθ/dt)
・dtm)に入れれば良い。さらに、トルクセンサによって
モータ軸に掛かるトルクの測定データが得られる場合
は、前記トルク指令データに代えて、トルク測定データ
を用いてもよい。なお、本発明は「回転」を「移動」、
「角度」を「相対位置」、「回転子を移動子」、「１回
転分のモータ角度」を「固定子と移動子の相対位置」等
に置き換えればリニアモータにも適用可能であることは
いうまでもない。
【０００８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、モ
ータが発生する角度に依存したトルクリップルデータ
を、モータの発生トルクに依存しないものと比例して増
大するものと別個に、摩擦等の影響を受けずに測定でき
るため、測定精度の高いトルクリップル測定装置が実現
できるという効果がある。
ータが発生する角度に依存したトルクリップルデータ
を、モータの発生トルクに依存しないものと比例して増
大するものと別個に、摩擦等の影響を受けずに測定でき
るため、測定精度の高いトルクリップル測定装置が実現
できるという効果がある。
【図１】 本発明の具体的実施例を示す図
１ トルクリップル測定装置 ２ 学習制御装置 ３ 演算器 ４、５ １回転分のトルクリップルデータを記憶するメ
モリ ６ モータ ７ 角度検出器 ８ トルク発生器
モリ ６ モータ ７ 角度検出器 ８ トルク発生器
Claims (5)
- 【請求項１】 角度検出器を備えたモータのトルクリッ
プル測定装置であり、トルク指令、速度指令、あるい
は、位置指令を制御入力として、モータが一定速度で回
転するように制御入力の補正を繰返し、最終的に一定速
度の駆動を実現する学習制御装置と、 前記学習制御装置によって実現された定速回転時におけ
る、１回転分のモータ角度（0 度≦θn ＜360 度, n=1,
2,…,N）に対応したトルク指令データTr( θn)（n=1,2,
…,N）を収集し、このトルク指令データよりトルクリッ
プルデータを求め記憶する手段とを備えたことを特徴と
するモータトルクリップル測定装置。 - 【請求項２】 前記学習制御装置によりモータを一定速
度で正転および逆転駆動させ、その際に収集した２種類
のトルク指令データTr+ ( θn)とTr- ( θn)とを用いて Tcg(θn) =｛Tr+ ( θn) + Tr - ( θn)｝ / 2 (n=1,2, …,N) によりトルクリップルデータを求め記憶する手段を備え
たことを特徴とする請求項１記載のモータトルクリップ
ル測定装置。 - 【請求項３】 ２種類の一定トルク-Td1, -Td2をそれぞ
れモータに加えた状態で、前記学習制御装置によりモー
タを一定速度で駆動させ、その際に収集した２種類のト
ルク指令データTr1(θn)とTr2(θn)とを用いて Trp(θn)= ｛Tr1(θn)-Tr2( θn)-(Td1-Td2)｝/(Td1-Td2) (n=1,2,…,N) によりトルクリップルデータを求め記憶する手段を備え
たことを特徴とする請求項１記載のモータトルクリップ
ル測定装置。 - 【請求項４】 一定速時の角速度 dθ/dt と、トルク指
令が実際のトルクに反映するまでの時間dtm との積(dθ
/dt)・ dtm の分だけ前記トルクリップルデータを角度θ
n に対してシフトする手段を備えたことを特徴とする請
求項１、２又は３記載のモータトルクリップル測定装
置。 - 【請求項５】 前記トルク指令データに代えて、トルク
センサによって測定したトルク測定データを用いること
を特徴とする請求項１、２、３又は４記載のモータトル
クリップル測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08258098A JP4013174B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | モータトルクリップル測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08258098A JP4013174B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | モータトルクリップル測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11258076A true JPH11258076A (ja) | 1999-09-24 |
| JP4013174B2 JP4013174B2 (ja) | 2007-11-28 |
Family
ID=13778429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08258098A Expired - Fee Related JP4013174B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | モータトルクリップル測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4013174B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6971482B2 (en) | 2001-04-04 | 2005-12-06 | Toshiba Elevator Kabushiki Kaisha | Elevator control device |
| US7164251B2 (en) | 2002-03-12 | 2007-01-16 | Toshiba Elevator Kabushiki Kaisha | Oscillation adjuster and oscillation adjusting method |
| JP2016109627A (ja) * | 2014-12-09 | 2016-06-20 | オークマ株式会社 | 電動機のコギングトルク測定装置 |
| CN110686812A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-14 | 上海电器科学研究所（集团）有限公司 | 一种电机输出转矩脉动的耦合方法 |
-
1998
- 1998-03-13 JP JP08258098A patent/JP4013174B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6971482B2 (en) | 2001-04-04 | 2005-12-06 | Toshiba Elevator Kabushiki Kaisha | Elevator control device |
| US7164251B2 (en) | 2002-03-12 | 2007-01-16 | Toshiba Elevator Kabushiki Kaisha | Oscillation adjuster and oscillation adjusting method |
| JP2016109627A (ja) * | 2014-12-09 | 2016-06-20 | オークマ株式会社 | 電動機のコギングトルク測定装置 |
| US10302511B2 (en) | 2014-12-09 | 2019-05-28 | Okuma Corporation | Cogging torque measuring method for motor |
| CN110686812A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-14 | 上海电器科学研究所（集团）有限公司 | 一种电机输出转矩脉动的耦合方法 |
| CN110686812B (zh) * | 2019-09-23 | 2021-10-29 | 上海电器科学研究所（集团）有限公司 | 一种电机输出转矩脉动的耦合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4013174B2 (ja) | 2007-11-28 |
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