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Dokumentenidentifikation DE10394087T5 22.12.2005
Titel Motorsteuereinrichtung
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ikeda, Hidetoshi, Tokio/Tokyo, JP;
Miyazaki, Tomohiro, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 10394087
Vertragsstaaten CN, DE, JP, KR, US
WO-Anmeldetag 25.12.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/JP2003/016760
WO-Veröffentlichungsnummer 2005064781
WO-Veröffentlichungsdatum 14.07.2005
Date of publication of WO application in German translation 22.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.12.2005
IPC-Hauptklasse H02P 5/00

Beschreibung[de]
STAND DER TECHNIK

6 ist eine Konzeptansicht des Aufbaus einer allgemein verwendeten Geschwindigkeitssteuereinrichtung für einen Motor. In der Figur kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen Motor; Bezugszeichen 2 kennzeichnet eine von dem Motor angetriebene Last, und das Bezugszeichen 3 kennzeichnet eine den Motor 1 und die Last 2 verbindende Welle. Die Last 2 präsentiert ein bewegliches Teil einer von dem Motor 1 angetriebenen Maschine, als eine Trägheitskraft ausgebildet, und die Welle 3 bildete einen Mechanismus zum Übertragen von von dem Motor 1 erzeugtem Drehmoment zu der Maschine. Bezugszeichen 4 kennzeichnet einen Codierer, der an dem Motor 1 angebracht ist, zum Erfassen der Position des Motors 1; Bezugszeichen 5 kennzeichnet eine Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlerfassungseinrichtung zum Berechnen einer Motordrehzahl durch Differenzieren der von dem Codierer 4 erfassten Motorposition. Bezugszeichen 6 ist ein Komparator zum Vergleichen eines Geschwindigkeitsbefehlssignals (Geschwindigkeitsvorgabe), das von einem (in der Figur nicht dargestellten) Controller einer höheren Ebene geliefert wird, mit der von der Geschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung 5 ausgegebenen Motorgeschwindigkeit, und zum Ausgeben der Differenz zwischen diesen beiden Geschwindigkeiten als eine Geschwindigkeits-Abweichung bzw. einen Geschwindigkeitsfehler. Bezugszeichen 7 ist eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung, die mit dem von dem Komparator 6 ausgegebenen Geschwindigkeitsfehler als Eingangsgröße einen elektrischen Strombefehl ausgibt, der ein Motorantriebsbefehl ist. Bezugszeichen 8 ist eine elektrische Stromsteuervorrichtung, die durch Steuern des elektrischen Stroms des Motors, basierend auf dem von der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 ausgegebenen elektrischen Strombefehl (Stromvorgabe), ein Drehmoment im Motor erzeugt und den Motor dreht.

Die Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 wird aus einem Proportional-Regler bzw. Controller 9, einem Integral-Regler bzw. Controller 10 und einem Addierer 11 zusammengesetzt. Der Proportionalcontroller 9 multipliziert den eingegebenen Geschwindigkeitsfehler mit einer proportionalen Verstärkung KP und gibt das Ergebnis aus, und der Integralcontroller 10 multipliziert den Integralwert des Geschwindigkeitsfehlers mit einer integralen Verstärkung KI und gibt das Ergebnis aus. Der Addierer 11 addiert die Ausgangsgröße des Proportionalcontrollers 9 und die Ausgangsgröße des Integralcontrollers 10 und gibt das Ergebnis als elektrischen Strombefehl aus. Bezugszeichen 15 ist ein mechanisches System und umfasst den Motor 1, die Last 2 und die Welle 3.

Ein konventionelles Geschwindigkeitssteuersystem ist, wie oben beschrieben, aufgebaut; das Drehmoment zum Beschleunigen oder Verlangsamen des Motors 1 wird derart erzeugt, dass der Geschwindigkeitsfehler, der die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlssignal und der Motorgeschwindigkeit ist, klein wird und demnach der Motor 1 und die Last 2 sich derart drehen, dass die Motorgeschwindigkeit dem Geschwindigkeitsbefehlssignal folgt, das von dem Controller einer höheren Ebene geliefert wird. In Fällen, in denen ein störendes Drehmoment im mechanischen System wirksam wird, schwankt die Motorgeschwindigkeit, bedingt durch das Störmoment; jedoch wird diese von dem Codierer 4 und der Geschwindigkeitserfassungsvorrichtung 5 erfasste Geschwindigkeitsschwankung zu der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 rückgespeist, und ein elektrischer Strombefehl zum Korrigieren der Geschwindigkeitsschwankung wird erzeugt. Auf diese Weise werden selbst in Fällen, in denen ein störendes Drehmoment wirksam wird, Geschwindigkeitsschwankungen durch eine Geschwindigkeitssteuerschleife unterdrückt, und der Motor wird derart gesteuert, dass er dem Geschwindigkeitsbefehlssignal folgt.

7 zeigt eine Frequenzantwort einer offenen Regelschleife in einem Aufbau für ein Geschwindigkeitssteuersystem unter Verwendung einer konventionellen Geschwindigkeitssteuereinrichtung. Die Frequenzantwort für eine offene Geschwindigkeitsschleife ist eine Frequenzantwort vom Eingang der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 zu der von der Geschwindigkeitserfassungsvorrichtung 5 erfassten Motorgeschwindigkeit; die obere Grafik in 7 zeigt ein Verstärkungsverhalten, und die untere Grafik zeigt ein Phasenverhalten. Die unterbrochenen Linien in der Figur zeigen die Frequenzantwort für Fälle, in denen die Steifigkeit der den Motor 1 und die Last 2 verbindenden Welle 3 hoch ist, d.h., die mechanische Steifigkeit hoch ist. Die Volllinien zeigen eine Frequenzantwort für Fälle mechanischer Resonanz, in denen die mechanische Steifigkeit niedrig ist, weil die Steifigkeit der Welle 3 niedrig ist.

Das Verstärkungsverhalten für Fälle, in denen die mechanische Steifigkeit hoch ist (die Steifigkeit der Welle 3 ist hoch), wie durch die unterbrochene Linie in der oberen Grafik der 7 dargestellt, fallen nach rechts ab über alle Frequenzen. Wie durch die unterbrochene Linie in dem unteren Diagramm der 7 gezeigt, werden bei hohen Frequenzen Phasennacheilungen, bedingt durch aus der Abtastperiode der elektrischen Stromsteuervorrichtung 8 oder der Steuereinrichtung resultierender Phasennacheilungen, groß, und bei niedrigen Frequenzen werden Phasennacheilungen auch groß, bedingt durch die Verwendung des Integralcontrollers 10 in der Geschwindigkeitssteuereinrichtung 7.

Andererseits hat in Fällen, in denen die mechanische Steifigkeit niedrig ist (die Steifigkeit der Welle 3 ist niedrig), das mechanische System eine mechanische Resonanz, und, wie durch die Volllinie in dem oberen Diagramm in der 7 dargestellt, sein Verstärkungsverhalten hat eine Resonanz, die als ein Hochpunkt gezeigt ist, und eine Antiresonanz, die als ein Tiefpunkt gezeigt ist. Da die Verstärkung nach links hin zwischen Resonanz und Antiresonanz abnimmt, wird die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen klein, verglichen mit den Fällen, in denen die Steifigkeit der Welle 3 hoch ist (unterbrochene Linie). Das Trägheitsmoment J des gesamten mechanischen Systems, das die Summe des Trägheitsmomentes des Motors 1 und des Trägheitsmomentes der Last 2 ist, wird groß, verglichen mit dem Trägheitsmoment JM des Motors; der Abstand zwischen der Resonanz und der Antiresonanz nimmt zu, und die Frequenz der Antiresonanz wird niedrig, so dass die Verstärkung bei niedriger Frequenz noch kleiner wird.

Um eine hochgenaue Geschwindigkeitssteuerung zu realisieren, ist es erforderlich, den Einfluss des Störmomentes einzudämmen, der einer der Gründe für den Geschwindigkeitsfehler (die Drehzahlabweichung) ist, und die Geschwindigkeitsschwankungen klein zu machen, wenn das Störmoment wirksam ist. Im Allgemeinen ist es, da das Störmoment Niederfrequenzsignalkomponenten hat, um die durch das Störmoment bedingten Geschwindigkeitsschwankungen gering zu machen, erforderlich, die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen zu vergrößern. Jedoch bei Maschinen mit niedriger Steifigkeit werden, da die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen, wie oben beschrieben, klein ist, die durch das Störmoment bedingten Geschwindigkeitsschwankungen groß, und eine hochgenaue Steuerung wird schwierig.

Um die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen in der konventionellen, in 6 gezeigten Geschwindigkeitssteuereinrichtung zu vergrößern, ist es erforderlich, die Proportionalverstärkung KP und die Integralverstärkung KI der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 zu vergrößern. Jedoch gibt es hierzu eine Grenze, und eine ultimativ hochgenaue Steuerung könnte nicht realisiert werden. Der Grund hierfür wird nachstehend erläutert. In 7 ist die Frequenz, bei der das Verstärkungsverhalten für Fälle niedriger Steifigkeit (Volllinie) die Linie für 0 dB Verstärkung bei Frequenzen niedriger als der Antiresonanzfrequenz schneidet, eine erste Kreuzungspunktfrequenz bzw. Übergangsfrequenz &ohgr;C1, und die Frequenz, bei der sie die Linie für 0 dB Verstärkung bei Frequenzen höher als der Resonanzfrequenz schneidet, ist eine zweite Kreuzungspunktfrequenz bzw. Übergangsfrequenz &ohgr;C2. Damit das Steuersystem stabil arbeitet, ohne Vibrationen oder Schwingungen zu verursachen, ist es erforderlich, dass die Geschwindigkeitsoffenschleifenfrequenzkennlinien-Phasennacheilungen für die erste Übergangsfrequenz &ohgr;C1 und die zweite Übergangsfrequenz &ohgr;C2 klein sind. Wenn jedoch die Proportionalverstärkung KP groß gemacht wird, wird, da die zweite Kreuzungspunktfrequenz &ohgr;C2 sich zur Hochfrequenzseite hin verschiebt, die Phasennacheilung für die zweite Übergangsfrequenz &ohgr;C2 groß, und das Steuerungssystem führt zu Vibration und Schwingung. Wenn die Integralverstärkung KI groß gemacht wird, wird, da die Phasennacheilung bei niedrigen Frequenzen, bedingt durch den Integralcontroller 10, groß wird, die Phasennacheilung für die erste Übergangsfrequenz &ohgr;C1 groß, und das Steuersystem führt zu Vibration und Schwingung. Da es für konventionelle Geschwindigkeitssteuereinrichtungen nicht möglich ist, die Proportionalverstärkung KP oder die Integralverstärkung KI über einen gewissen Betrag hinaus zu vergrößern, kann auf diese Weise die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen nicht groß gemacht werden, und als ein Ergebnis hierzu ist eine hochexakte Steuerung schwierig.

Auf mechanische Systeme mit mechanischer Resonanz gerichtete Servo-Steuertechnologie ist in der Japanischen Offenlegungspatentveröffentlichung 2000-322105 offenbart. 8 zeigt eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung unter Verwendung dieser Technologie. Für Teile, die dieselben sind wie in 6, sind die selben Bezugszeichen verwendet worden. In 8 ist das Bezugszeichen 12 ein seriell in die Geschwindigkeitssteuerschleife eingefügtes Filter mit einer umgekehrten Kennlinie oder einer näherungsweise umgekehrten Kennlinie zu der Antiresonanz/Resonanz-Kennlinie des mechanischen Systems. Dieses Filter wird eingerichtet, um eine solche Kennlinie zu zeigen, wie sie Gleichung (1) beschreibt: G(s) = &ohgr;12(s2 + 2&zgr;2&ohgr;2s + &ohgr;22)/{&ohgr;22(s2 + 2&zgr;1&ohgr;1s + &ohgr;12)}(1).

Hier sind &ohgr;1, &ohgr;2, &zgr;1 und &zgr;2 Parameter, wobei &ohgr;1 einen Wert nahe der Antiresonanzfrequenz hat, und &ohgr;2 einen Wert nahe der Resonanzfrequenz hat. &zgr;1 und &zgr;2 sind klein eingerichtet, in Übereinstimmung mit den Antiresonanz- und Resonanz-Hochpunkten. Da es möglich ist, die Verstärkung des Resonanz-Hochpunktes des mechanischen Systems durch das Filter 12 zu beschränken, kann die Verstärkung gemäß dieser Technologie mehr angehoben werden als in konventionellen Fällen, und eine hochgenaue Steuerung kann realisiert werden.

Jedoch ist diese Technik im Wesentlichen weniger auf den in 7 gezeigten Resonanz-Hochpunkt hin gerichtet, als auf das Reduzieren des unstabilen Resonanzhochpunktes bei höheren Frequenzen, und es ist unzweckmäßig, diese Technik zum Stabilisieren von Resonanz-Hochpunkten, wie zum Beispiel in 7, einzusetzen. Der Grund für diese Unzweckmäßigkeit wird nachstehend erläutert. 9 zeigt die Frequenzantwort des Filters 12 im Fall, in dem diese Technologie auf ein mechanisches System mit einer Frequenzantwort angewendet wird, wie sie durch die Volllinie in 7 dargestellt ist. Da das Filter 12 abgeglichen ist, um, wie oben beschrieben, eine Kennlinie zu haben, die umgekehrt zu der Antiresonanz/Resonanzkennlinie des mechanischen Systems ist, hat die Verstärkungskennlinie einen Hochpunkt bei der Antiresonanz des mechanischen Systems und hat einen Tiefpunkt bei der Resonanz des mechanischen Systems. Der Fall, in dem das Störmoment auf das mechanische System einwirkt, welches in der Verwendung dieser Art von Filter gesteuert wird, wird nun betrachtet. Die Resonanzfrequenz ist eine Frequenz, bei der das mechanische System leicht vibriert, und wenn das Störmoment einwirkt, kann das mechanische System bei der Resonanzfrequenz vibrieren. Diese Vibration wird durch die Geschwindigkeitserfassungsvorrichtung 5 erfasst und wird zurückgespeist in die Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7; die Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 erzeugt einen elektrischen Strombefehl und gibt ihn aus, um diese Vibration zu stoppen. Eine Signalkomponente bei der Resonanzfrequenz ist sicherlich in diesem elektrischen Strombefehl enthalten. Jedoch, da die Verstärkung des Filters 12, wie in 9 gezeigt, bei der Resonanzfrequenz klein wird, wird durch das Durchlaufen des Filters 12 die Signalkomponente bei der Resonanzfrequenz letztendlich von dem elektrischen Strombefehl (Stromvorgabewert) entfernt. Das heißt, die Signalkomponente zum Stoppen der Vibration wird letztendlich durch das Filter 12 aus dem elektrischen Strom entfernt. Als ein Ergebnis tritt der Nachteil auf, dass, selbst wenn das mechanische System bei der Resonanzfrequenz vibriert, das Geschwindigkeitssteuersystem diese Vibration nicht stoppen kann.

Wie oben beschrieben, gibt es beim Steuern eines mechanischen Systems geringer Steifigkeit, wobei das Trägheitsmoment J des mechanischen Systems, verglichen mit dem Trägheitsmoment JM des Motors, groß ist, Probleme dahingehend, dass es schwierig ist, die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen mit der konventionellen allgemein verwendeten Geschwindigkeits-Steuereinrichtung auszulegen, und durch ein Störmoment bedingte Geschwindigkeitsschwankungen werden groß, so dass eine hochgenaue Steuerung schwierig wird.

Auch ermöglicht es die in der Japanischen Offenlegungspatentveröffentlichung 2000-322105 offenbarte Technik, die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen größer auszulegen, aber kann die mechanischen Vibrationen nicht stoppen, so dass sie nicht auf mechanische Systeme mit mechanischer Vibration bei niedrigen Frequenzen angewendet würde.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf das Lösen der obigen Probleme und hat als Ziel das Bereitstellen einer Motorsteuereinrichtung zum stabilen und hochgenauen Steuern eines Motors mit mechanischem System mit einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz und verbunden mit einer mechanischen Last.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Motorsteuervorrichtung vorgesehen zum Antreiben eines an eine einem mechanischen System mit einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz zugeordnete mechanische Last gekoppelten Motors, basierend auf einem Geschwindigkeitsbefehlssignal (Vorgabe), wobei die Motorsteuereinrichtung, die in einer Geschwindigkeitsregelschleife eine erfasste Geschwindigkeit des Motors hat, umfasst: eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung zum Ausgeben eines Antriebsbefehlssignals für den Motor, um die Geschwindigkeit des Motors in Übereinstimmung zu bringen mit dem Geschwindigkeitsbefehlssignal, basierend auf einem die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlssignal und der erfassten Geschwindigkeit des Motors angebenden Signals, und ein in Serie mit der Geschwindigkeitssteuervorrichtung in der Geschwindigkeitsregelschleife eingefügtes Filter, wobei das Filter eine frequenzabhängige Phasennacheilungskennlinie hat, die aufgeteilt ist in einen Hochfrequenzbereich, einen Niederfrequenzbereich und einen Zwischenfrequenzbereich zwischen dem Hochfrequenzbereich und dem Niederfrequenzbereich, und in welchem die Verstärkung KL in dem Niederfrequenzbereich größer ist als die Verstärkung KH in dem Hochfrequenzbereich, und in welchem die Phase im Zwischenfrequenzbereich verzögert ist, wobei die Geschwindigkeitssteuervorrichtung einen Proportionalcontroller einschließt zum Multiplizieren der Eingangsgröße mit einer Proportionalverstärkung KP und ausgebendes Ergebnisses, sowie einen Integralcontroller zum Addieren des Wertes der Eingangsgröße, multipliziert mit der Proportionalverstärkung KP und dem Integral der Eingangsgröße, multipliziert mit einer Integralverstärkung KI, und zum Ausgeben des Ergebnisses, und wobei die Filtereinstellungen derart angepasst sind, dass die Phase des Filters im Frequenzbereich zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz verzögert wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Motorsteuereinrichtung vorgesehen zum Antreiben eines an eine einem mechanischen System mit einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz zugeordnete mechanische Last gekoppelten Motors, basierend auf einem Geschwindigkeitsbefehlssignal, wobei die erfasste Motorgeschwindigkeit der Einrichtung in einer Geschwindigkeitsregelschleife verfügbar ist, wobei die Motorsteuereinrichtung umfasst: eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung zum Ausgeben eines Antriebsbefehlssignals für den Motor, um die Geschwindigkeit des Motors in Übereinstimmung zu bringen mit dem Geschwindigkeitsbefehlssignal, basierend auf einem die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlssignal und der erfassten Geschwindigkeit des Motors angebenden Signal, und ein in Serie zu der Geschwindigkeitssteuervorrichtung in der Geschwindigkeitsregelschleife eingefügtes Filter, wobei das Filter ein frequenzabhängiges Phasennacheilungsverhalten hat, aufgeteilt in einen Hochfrequenzbereich, einen Niederfrequenzbereich und einen zwischen dem Hochfrequenzbereich und dem Niederfrequenzbereich befindlichen Zwischenfrequenzbereich, und in welchem die Verstärkung KL im Niederfrequenzbereich größer ist als die Verstärkung KH im Hochfrequenzbereich, und in welchem die Phase im Zwischenfrequenzbereich verzögert ist, wobei die Geschwindigkeitssteuervorrichtung einen Proportionalregler einschließt zum Multiplizieren der Eingangsgröße mit einer Proportionalverstärkung KP und Ausgeben des Ergebnisses, sowie ein Integralregler zum Addieren des Wertes der mit der Proportionalverstärkung KP multiplizierten Eingangsgröße und des Integrals der mit einer Integralverstärkung KI multiplizierten Eingangsgröße und Ausgeben des Ergebnisses, wobei die Filtereinstellungen derart abgestimmt sind, dass die Phase des Filters zwischen einer ersten Übergangsfrequenz ϖC1, die der Wert ist, der durch Dividieren des Produktes der Proportionalverstärkung KP und der Verstärkung KL durch das Trägheitsmoment J des mechanischen Systems erhalten wird, und einer zweiten Übergangsfrequenz ϖC2, die der Wert ist, der durch Dividieren des Produktes der Proportional-Verstärkung KP und der Verstärkung KH durch das Trägheitsmoment JM des Motors erhalten wird.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst eine Motorsteuereinheit zum Antreiben eines an eine einem mechanischen System mit einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz zugeordneten mechanischen Last gekoppelten Motors, basierend auf einem Geschwindigkeits-Befehlssignal, wobei die erfasste Motorgeschwindigkeit der Einrichtung in einer Geschwindigkeitsregelschleife verfügbar ist: eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung zum Ausgeben eines Antriebsbefehlssignals für den Motor, um die Geschwindigkeit des Motors mit dem Geschwindigkeits-Befehlssignal in Übereinstimmung zu bringen, basierend auf einem die Differenz zwischen dem Geschwindigkeits-Befehlssignal und der erfassten Geschwindigkeit des Motors angebenden Signal, und ein in Serie mit der Geschwindigkeitssteuervorrichtung in der Geschwindigkeitsregelschleife eingefügtes Filter, wobei das Filter eine frequenzabhängige Phasenverzögerungskennlinie mit einer näherungsweise konstanten Verstärkung KL in einem Frequenzbereich hat, der niedriger ist als eine erste Filterfrequenz ϖF1, und eine näherungsweise konstante Verstärkung KH, die kleiner ist als die Verstärkung KL, in einem Frequenzbereich, der höher ist als eine zweite Filterfrequenz ϖF2, um die die Phase zwischen der ersten Filterfrequenz ϖF1 und der zweiten Filterfrequenz ϖF2 verzögert ist, wobei die Geschwindigkeitssteuervorrichtung eine Proportionalsteuerberechnungsvorrichtung zum Multiplizieren einer Eingangsgröße mit einer Proportionalverstärkung KP und zum Ausgeben des Ergebnisses hat, sowie eine Proportionalintegral-Steuerberechnungsvorrichtung zum Hinzufügen des mit der Proportionalverstärkung KP multiplizierten Wertes der Eingangsgröße zu dem Integral der mit einer Integrationsverstärkung KI multiplizierten Eingangsgröße, und zum Ausgeben des Ergebnisses, wobei Filtereinstellungen derart abgestimmt sind, dass das Verhältnis zwischen einer Übergangsfrequenz ϖC1, die der Wert ist, der erhalten wird durch Dividieren des Produktes der Proportionalverstärkung KP und der Verstärkung KL durch das Trägheitsmoment J des mechanischen Systems und der ersten Filterfrequenz ϖF1 näherungsweise konstant ist.

Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung umfasst eine Motorsteuereinrichtung zum Steuern des Antriebs eines mechanischen Systems mit einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz, das aus einer an einen Motor gekoppelten mechanischen Last besteht, wobei die Motorsteuereinrichtung mit Hilfe einer Geschwindigkeitsregelschleife eine erfasste Geschwindigkeit des Motors, basierend auf einem Geschwindigkeitsbefehlssignal antriebssteuert: ein in Serie mit einer Geschwindigkeitssteuervorrichtung in der Geschwindigkeitsregelschleife eingefügtes Filter, wobei das Filter eine frequenzabhängige Phasenverzögerungskennlinie in einem Zwischenfrequenzbereich zwischen einem unteren Frequenzbereich und einem hohen Frequenzbereich hat, mit einer näherungsweise konstanten Verstärkung KL im unteren Frequenzbereich, die niedriger ist als eine erste Filterfrequenz ϖF1, und einer näherungsweise konstanten Verstärkung KH, die kleiner ist als die Verstärkung KL, in dem hohen Frequenzbereich, der höher ist als eine zweite Filterfrequenz ϖF2, und eine Parametereinstellvorrichtung zum Einstellen von Parametern für die Filterkennlinie und die Geschwindigkeitssteuervorrichtung, wobei die Geschwindigkeitssteuervorrichtung einen Integral-Controller bzw. -Regler hat zum Addieren des mit der Proportionalverstärkung KP multiplizierten Eingangsgrößenwertes und des Integrals der mit einer Integrationsverstärkung KI multiplizierten Eingangsgröße, und zum Ausgeben des Ergebnisses, wobei die Filtereinstellungen derart abgestimmt sind, dass das Verhältnis zwischen einer Übergangsfrequenz ϖC1, die ein Wert ist, der erhalten wird durch Dividieren eines Produktes der Proportionalverstärkung KP und der Verstärkung KL durch das Trägheitsmoment J des mechanischen Systems, und der ersten Filterfrequenz ϖF1 näherungsweise konstant ist, und derart, dass das Verhältnis zwischen der Nullpunkt-Frequenz ϖPI, die ein Wert ist, der durch Dividieren der Integrationsverstärkung KI durch die Proportionalverstärkung KP erhalten wird, und der Übergangsfrequenz ϖC1 näherungsweise konstant ist.

Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist die Motorsteuereinrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4 mit einer Parametereinstellvorrichtung versehen zum Einstellen von Parametern für das Filter und die Geschwindigkeitssteuervorrichtung, wobei die Parametereinstellvorrichtung die Parameter derart festlegt, dass, wenn ein Trägheitsverhältnis, das ein Wert ist, der durch Dividieren des Trägheitsmomentes J des mechanischen Systems durch ein Trägheitsmoment JM des Motors erhalten wird, groß ist, das Verhältnis der zweiten Filterfrequenz ϖF2 zur ersten Filterfrequenz ϖF1 groß wird.

Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung ist die Motorsteuereinrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4 mit einer Parametereinstellvorrichtung ausgerüstet zum Einstellen von Parametern für das Filter und die Geschwindigkeitssteuervorrichtung, wobei die Parametereinstellvorrichtung in das Filter ein Verstärkungsverhältnis eingibt, das das Verhältnis ist zwischen der Verstärkung KL und der Verstärkung KH, oder ein Frequenzverhältnis, das das Verhältnis ist zwischen der zweiten Filterfrequenz ϖF2 und der ersten Filterfrequenz ϖF1, um die Parameter für die Filterkennlinie, basierend auf dem Verstärkungsverhältnis oder dem Frequenzverhältnis, festzulegen.

Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung umfasst eine Motorsteuereinrichtung, um, basierend auf einem Geschwindigkeitsbefehlssignal einen an eine mechanische Last, der ein mechanisches System mit einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz zugeordnet ist, gekoppelten Motor anzutreiben, wobei die erfasste Motorgeschwindigkeit für die Einrichtung in einer Geschwindigkeitsregelschleife verfügbar ist: eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung zum Ausgeben eines Antriebsbefehlssignals für den Motor, um die Geschwindigkeit des Motors konform zu machen mit dem Geschwindigkeitsbefehlssignal, basierend auf einem die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlssignal und der erfassten Geschwindigkeit des Motors angebenden Signal; ein in Serie mit der Geschwindigkeitssteuervorrichtung in der Geschwindigkeitsregelschleife eingefügtes Filter, wobei das Filter eine frequenzabhängige Phasenverzögerungskennlinie hat, die aufgeteilt ist in einen Hochfrequenzbereich, einen Niederfrequenzbereich und einen Zwischenfrequenzbereich zwischen dem Hochfrequenzbereich und dem Niederfrequenzbereich, und in welchem die Verstärkung KL im Niederfrequenzbereich größer ist als die Verstärkung KH im Hochfrequenzbereich, und in welchem die Phase in dem Zwischenfrequenzbereich verzögert ist; eine Frequenzantwortermittlungsvorrichtung zum Ermitteln einer Frequenzantwort des mechanischen Systems, und eine Parametereinstellvorrichtung zum Einstellen von Charakteristika des Filters, wobei die Parametereinstellvorrichtung, basierend auf der Frequenzantwort des mechanischen Systems, die von der Frequenzantwortermittlungsvorrichtung ermittelt worden ist, die Filtercharakteristika derart parametrisiert, dass zwischen der Antiresonanzfrequenz und der Resonanzfrequenz des mechanischen Systems die Phase in dem Filter verzögert wird.

Wie oben beschrieben, ist es gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, da das Filter derart eingestellt ist, dass die Phase zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz des mechanischen Systems verzögert ist, möglich, die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen unter Beibehaltung der Stabilität des Steuersystems zu erhöhen. Hiermit werden die durch ein Störmoment bedingten Geschwindigkeitsschwankungen klein, und es wird eine Wirkung erhalten, in der Lage zu sein, eine hochexakte Steuerung zu realisieren.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Einstellung derart vorgenommen, dass die Phase zwischen der ersten Übergangsfrequenz ϖC1, die der Wert ist, der durch Dividieren des Produktes der Proportionalverstärkung KP und der Verstärkung KL durch das Trägheitsmoment J des mechanischen Systems erhalten wird, und der zweiten Übergangsfrequenz ϖC2, die ein Wert ist, der durch Dividieren des Produkts der Proportionalverstärkung KP und der Verstärkung KL durch das Trägheitsmoment JM des Motorsystems erhalten wird, verzögert wird. Auf diese Weise ist es, da die Erhöhung der Phasenverzögerung bei der ersten Übergangsfrequenz ϖC1 und der zweiten Übergangsfrequenz ϖC2 gering wird, möglich, sie bei niedrigen Frequenzen unter Beibehaltung der Stabilität des Steuersystems groß zu machen. Hierdurch werden die durch das Störmoment bedingten Geschwindigkeitsschwankungen klein, und es wird eine Wirkung erzielt, in der Lage zu sein, eine hochexakte Steuerung zu realisieren.

Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung, da das Filter derart eingestellt ist, dass das Verhältnis der Übergangsfrequenz ϖC1, die der Wert ist, der erhalten wird durch Dividieren des Produktes der Proportionalverstärkung KP und der Verstärkung KL durch das Trägheitsmoment J des mechanischen Systems, und der Filterfrequenz ϖF1 näherungsweise konstant ist, wird die Erhöhung in der Phasenverzögerung bei der ersten Übergangsfrequenz ϖC1 klein; die Stabilität wird nicht länger geschwächt, und die Wirkung wird erzielt, dass das Steuersystem nicht vibriert oder schwingt.

Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung, da das Filter derart eingestellt ist, dass das Verhältnis der Übergangsfrequenz ϖC1, die ein Wert ist, der durch Dividieren des Produktes der Proportionalverstärkung KP und der Verstärkung KL durch das Trägheitsmoment J des mechanischen Systems erhalten wird, und der ersten Filterfrequenz ϖF1 näherungsweise konstant ist, und auch, da das Verhältnis der Nullpunkt-Frequenz ϖPI, die der Wert ist, der durch Dividieren der Integrationsverstärkung KI durch die Proportionalverstärkung KP erhalten wird, und der Übergangsfrequenz ϖC1 näherungsweise konstant ist, wird die Phasenverzögerung bei der ersten Übergangsfrequenz ϖC1 nicht zu groß, und es wird eine derartige Wirkung erzielt, dass die Stabilität des Steuersystems sichergestellt werden kann.

Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung, da die Parametereinstellvorrichtung derart konfiguriert ist, dass das Trägheitsverhältnis, das das Verhältnis ist, das durch Dividieren des Trägheitsmomentes J des mechanischen Systems durch das Trägheitsmoment JM des Motors erhalten wird, groß wird, wird das Verhältnis der zweiten Filterfrequenz ϖF2 zu der ersten Filterfrequenz ϖF1 groß; die Erhöhung der Phasenverzögerung bei der zweiten Übergangsfrequenz ϖC2 wird klein; die Stabilität wird nicht länger geschwächt, und es wird eine Wirkung erzielt, dass das Steuersystem nicht vibriert oder oszilliert.

Gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung wird das Verstärkungsverhältnis, das das Verhältnis der Verstärkung KL und der Verstärkung KH ist, oder das Frequenzverhältnis, das das Verhältnis der zweiten Filterfrequenz ϖF2 und der ersten Filterfrequenz ϖF1 ist, in die Parametereinstellvorrichtung eingegeben, und die Filtercharakteristika werden, basierend auf dem Verstärkungsverhältnis oder dem Frequenzverhältnis, festgelegt, so dass selbst in den Fällen, in denen das mechanische System eine Vielzahl mechanischer Resonanzen hat, die Phasenverzögerung bei der ersten Übergangsfrequenz ϖC1 oder der zweiten Übergangsfrequenz ϖC2 nicht zu groß wird, und die Wirkung erzielt wird, in der Lage zu sein, die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen unter Beibehaltung von Stabilität zu erhöhen.

Gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung ist die Parametereinstellvorrichtung derart konfiguriert, dass die Filterphase zwischen der Antiresonanzfrequenz und der Resonanzfrequenz des mechanischen Systems, basierend auf der Frequenzantwort des mechanischen Systems, verzögert wird, die durch die Frequenzantwortermittlungsvorrichtung erhalten wird, so dass die Phasenverzögerung des Filters durch die Phasenvoreilung des mechanischen Systems ausgelöscht wird. Als ein Ergebnis werden die Phasenverzögerungen bei der ersten Übergangsfrequenz ϖC1 und der zweiten Übergangsfrequenz ϖC2 nicht groß, und selbst wenn das Filter eingefügt ist, wird eine Wirkung erzielt, dass die Stabilität nicht länger geschwächt ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigt:

1 ein Blockdiagramm eines Aufbaus einer Steuereinrichtung für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 eine Graphik, die eine Frequenzantwort eines Phasenverzögerungsfilters darstellt, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

3 eine Graphik, die eine Frequenzantwort einer Geschwindigkeitsoffenschleife gemäß der Ausführungsform darstellt;

4 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Steuereinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

5 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Steuereinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

6 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer konventionellen Geschwindigkeitssteuereinrichtung;

7 eine Graphik, die eine Frequenzantwort einer Geschwindigkeitsoffenschleife darstellt, die auf die konventionelle Geschwindigkeits-Steuereinrichtung angewendet wird;

8 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der konventionellen Geschwindigkeitssteuereinrichtung für ein mechanisches System mit einer mechanischen Resonanz darstellt, und

9 eine Graphik, die eine Frequenzantwort eines Filters darstellt, das bei der konventionellen Technik verwendet wird.

BESTE ART, DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN Ausführungsform 1

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf das Konfigurationsblockdiagramm einer in 1 dargestellten Steuereinrichtung erläutert.

In 1 sind für Teile, die identisch oder äquivalent zu denen der 1 sind, identische Bezugszeichen verwendet worden, und eine entsprechende Erläuterung wird weggelassen. In der Figur kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen Motor; das Bezugszeichen 2 kennzeichnet eine durch den Motor angetriebene Last, und das Bezugszeichen 3 kennzeichnet eine den Motor 1 und die Last 2 verbindendende Welle. Die Last 2 repräsentiert ein bewegliches Teil einer von dem Motor 1 angetriebenen Maschine, das als Trägheitslast modelliert ist, und die Welle 3 modelliert einen Mechanismus zum Übertragen von von dem Motor 1 erzeugtem Drehmoment zu der Maschine. Bezugszeichen 4 kennzeichnet einen Codierer als eine Positionserfassungsvorrichtung, die am Motor 1 angebracht ist, um die Position des Motors 1 zu erfassen; Bezugszeichen 5 kennzeichnet eine Geschwindigkeitserfassungsvorrichtung bzw. Drehzahlerfassungsvorrichtung für das Berechnen der Geschwindigkeit des Motors 1 durch Differenzieren der durch den Codierer 4 erfassten Motorposition. Bezugszeichen 6 ist ein Komparator zum Vergleichen eines Geschwindigkeitsbefehlssignals (Sollwert), der von einem Controller höherer Ordnung (in der Figur nicht dargestellt) geliefert wird, mit der erfassten Geschwindigkeit (erfasstes Geschwindigkeitssignal) des Motors 1, die von der Geschwindigkeitserfassungsvorrichtung 5 ausgegeben wird, und zum Ausgeben der Differenz zwischen diesen beiden Geschwindigkeiten als einen Geschwindigkeitsfehler (Geschwindigkeitssignalabweichung). Bezugszeichen 7 ist eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung, die mit dem von dem Komparator 6 ausgegebenen Fehler als Eingangsgröße einen elektrischen Strombefehl ausgibt, der ein Antriebsbefehlssignal für den Motor 1 ist. Bezugszeichen 8 ist eine elektrische Stromsteuervorrichtung, die durch Steuern des elektrischen Motorstroms, basierend auf dem von der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 ausgegebenen elektrischen Strombefehl im Motor, ein Drehmoment erzeugt und den Motor 1 dreht.

Die Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 besteht aus einem Proportionalcontroller bzw. -regler 9, einem Integralcontroller bzw. -regler 10 und einem Addierer 11. Der Proportionalcontroller 9 multipliziert den Eingangsgeschwindigkeitsfehler mit der Proportionalverstärkung KP und gibt das Ergebnis aus; der Integralcontroller 10 multipliziert den Integralwert des Geschwindigkeitsfehlers mit der Integralverstärkung KI und gibt das Ergebnis als elektrischen Strombefehl aus. Der Addierer 11 addiert die Ausgangsgröße des Proportionalcontrollers 9 und die Ausgangsgröße des Integralcontrollers 10 und gibt das Ergebnis als elektrischen Strombefehl aus. Ferner ist das Bezugszeichen 15 ein mechanisches System mit einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz und wird von dem Motor 1 umfasst, der Last 2 und der Welle 3. Bezugszeichen 13 ist ein Phasenverzögerungsfilter, das seriell zu der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 in die Geschwindigkeitsschleife eingefügt ist und mit der Ausgangsgröße der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 als ihre Eingangsgröße eine Filterberechnung durchführt und einen elektrischen Strombefehl ausgibt; Bezugszeichen 14 ist eine Parametereinstellvorrichtung zum Einstellen von Charakteristika des Phasenverzögerungsfilters und der Integralverstärkung KI, die ein Parameter der Geschwindigkeitssteuervorrichtung ist.

Hier wird die Geschwindigkeitsregelschleife aus einer Schleife gebildet, bestehend aus der Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 7, dem Phasenverzögerungsfilter 13, der Elektrostromsteuervorrichtung 8, dem Motor 1, dem Codierer 4 und dem Geschwindigkeitsdetektor 5.

Das Phasenverzögerungsfilter 13 ist ein Filter mit einer Phasenverzögerungskennlinie, wie in 2 gezeigt. Das heißt, es hat eine näherungsweise konstante Verstärkung KL bei Frequenzen unterhalb einer ersten Filterfrequenz ϖF1 (einem Niederfrequenzbereich); es hat eine näherungsweise konstante Verstärkung KH, die kleiner ist als die Verstärkung KL oberhalb einer zweiten Filterfrequenz ϖF2 (einem Hochfrequenzbereich), und es hat eine sich kontinuierlich ändernde Verstärkung zwischen der ersten Filterfrequenz ϖF1 und der zweiten Filterfrequenz ϖF2. In 2 gilt KH = 1 = 0 dB. Die Phasenkennlinie ist derart, dass die Phase zwischen der ersten Filterfrequenz ϖF1 und der zweiten Filterfrequenz ϖF2 verzögert wird, und die Phasenverzögerungen Null werden oder einen niedrigen Wert haben bei Frequenzen unterhalb der ersten Filterfrequenz ϖF1 und oberhalb der zweiten Filterfrequenz ϖF2. Ein Filter mit dieser Art von Frequenzantwort kann beispielsweise realisiert werden durch ein Filter mit einer Übertragungsfunktion, wie sie in der Gleichung (2) geliefert wird: G f(s) = (s + ϖ2)/(s + ϖ1)(2).

Hier gilt &#982;1 = &#982;F1, &#982;2 = &#982;F2. Jedoch gilt auch &#982;1 < &#982;2.

Die erste Filterfrequenz &#982;F1 und die zweite Filterfrequenz &#982;F2, die die Kennlinie des Phasenverzögerungsfilters 13 bestimmen, werden durch die Parametereinstellvorrichtung 14 wie nachstehend festgelegt. Als erstes werden die ersten Filterfrequenz &#982;F1 und die zweite Filterfrequenz &#982;F2 gemäß den nachstehenden Gleichungen berechnet: &#982;C1 = Kp × KL/J(3), &#982;C2 = Kp × KH/JM(4).

Hier gilt KP = Proportionalverstärkung der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7, KL = Niederfrequenzverstärkung des Phasenverzögerungsfilters 13, KH = Hochfrequenzverstärkung des Phasenverzögerungsfilters 13, J = Trägheitsmoment des mechanischen Systems 15, JM = Trägheitsmoment des Motors 1.

Gleichung (3) und Gleichung (4) können auf folgende Weise hergeleitet werden. Bei niedrigen Frequenzen unterhalb der Antiresonanzfrequenz kann die Übertragungsfunktion des mechanischen Systems 15 sich an 1/Js annähern. Zudem, da die Verstärkung des Phasenverzögerungsfilters 13 bei niedrigen Frequenzen KL wird, unter Berücksichtigung, dass die Proportionalverstärkung der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 KP ist und die Geschwindigkeitsoffenschleifen-Übertragungsfunktion bei niedrigen Frequenzen näherungsweise KP × KL/Js ist. Jedoch, da die Integralverstärkung der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 klein ist, wird ihr Einfluss ignoriert. Die Frequenz, bei der die Übertragungsfunktionsverstärkung 0 dB wird, ist KP KL/J, und da dies die erste Übergangsfrequenz &#982;C1 ist, wird Gleichung (3) erhalten.

Auf dieselbe Weise kann die Übertragungsfunktion des mechanischen Systems 15 bei hohen Frequenzen oberhalb der Resonanzfrequenz angenähert werden an 1/JMs, und da die Verstärkung des Phasenverzögerungsfilters 13 bei hohen Frequenzen KH ist, wird die Geschwindigkeitsoffenschleifen-Übertragungsfunktion bei hohen Frequenzen an KP KH/JMs angenähert.

Die Frequenz, bei der diese Übertragungsfunktionsverstärkung 0 dB wird, ist KP KH/JM, und da dies die zweite Übergangsfrequenz &#982;C2 ist, wird die Gleichung (4) erhalten.

In der Parametereinstelleinrichtung 14 werden die erste Filterfrequenz &#982;F1 und die zweite Filterfrequenz &#982;F2 derart festgelegt, dass die Phase des Phasenverzögerungsfilters 13 zwischen der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 und der zweiten Übergangsfrequenz &#982;C2, die durch Gleichung (3) und Gleichung (4) gegeben sind, verzögert wird.

Die Geschwindigkeitsoffenschleifen-Frequenzantwort für Fälle, in denen das Phasenverzögerungsfilter 13 in die Geschwindigkeitsschleife auf diese Weise eingefügt ist, und auch für Fälle, in denen es nicht eingefügt ist, werden in 3 verglichen. In 3 zeigt die Volllinie die Frequenzantwort für Fälle, in denen das Phasenverzögerungsfilter 13 in die Geschwindigkeitsschleife eingefügt ist, und die unterbrochene Linie steht für den Fall, in dem es nicht eingefügt ist. Da das Phasenverzögerungsfilter 13 eine derartige Kennlinie hat, dass seine Verstärkung groß ist bei niedrigen Frequenzen, ist es bekannt, dass durch Einfügen des Phasenverzögerungsfilters 13 in die Geschwindigkeitsschleife die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen groß wird. Da durch Großmachen der Verstärkung bei niedrigen Frequenzen, wie oben beschrieben, die Geschwindigkeitsschwankungen bedingt durch Störmoment klein werden, wird es durch Einfügen des Phasenverzögerungsfilters 13 möglich, eine gute exakte Steuerung zu realisieren.

Zudem, um das Steuersystem stabil arbeiten zu lassen, ist es erforderlich, dass die Phasenverzögerungen der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 und der zweiten Übergangsfrequenz &#982;C2 klein sind, wie oben beschrieben. Da, wie in dem oben erwähnten Phasenverzögerungsfilter 13, damit Phasenverzögerungen bei der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 und der zweiten Übergangsfrequenz &#982;C2 groß sind, die erste Filterfrequenz &#982;F1 und die zweite Filterfrequenz &#982;F2 festgelegt werden, wird die Erhöhung der Phasenverzögerung bei der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 und der zweiten Übergangsfrequenz &#982;C2 klein, und die Stabilität des Steuersystems wird nicht geschwächt. Das heißt, wenn die erste Filterfrequenz &#982;F1 und die zweite Filterfrequenz &#982;F2 des Phasenverzögerungsfilters 13 durch die Parametereinstellvorrichtung 14, wie oben beschrieben, eingestellt werden, wird die Stabilität des Steuersystems nicht geschwächt; die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen kann vergrößert werden, und es wird möglich, eine hochexakte Steuerung zu realisieren.

Darüber hinaus können der exakte Wert der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 und der Wert der zweiten Übergangsfrequenz &#982;C2 in 3 nicht bestimmt werden, ohne dass die Geschwindigkeitsoffenschleifen-Frequenzantwort tatsächlich gemessen wird, aber es ist möglich, eine näherungsweise Berechnung mit Gleichung (3) und Gleichung (4) auszuführen.

Als nächstes werden konkrete Verarbeitungsinhalte der Parametereinstellvorrichtung 14 erläutert. Zuerst, damit das Verhältnis der ersten Filterfrequenz &#982;F1 und der zweiten Übergangsfrequenz &#982;F2 näherungsweise konstant wird, wird die erste Filterfrequenz &#982;F1 festgelegt. Als ein Beispiel wird die erste Filterfrequenz &#982;F1 festgelegt auf etwa 1~2 mal die erste Übergangsfrequenz &#982;C1. Wie in 2 dargestellt, da die Phasenverzögerung im Phasenverzögerungsfilter 13 bei Frequenzen unterhalb der ersten Filterfrequenz &#982;F1 klein wird, wird, wenn die Einstellung auf diese Weise vorgenommen wird, die Erhöhung der Phasenverzögerung bei der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 klein; die Stabilität wird nicht geschwächt, und das Steuersystem vibriert oder oszilliert nicht.

Als nächstes, wenn ein Trägheitsverhältnis, das der Wert ist, der durch Dividieren des Trägheitsmoments J des mechanischen Systems 15 durch das Trägheitsmoment JM des Motors 1 erhalten wird, groß wird, wird die zweite Filterfrequenz &#982;F2 derart festgelegt, dass das Verhältnis der Filterfrequenz &#982;F2 zu der ersten Filterfrequenz &#982;F1 groß wird. Als ein Beispiel wird die zweite Filterfrequenz &#982;F2 auf das Produkt der Quadratwurzel des Trägheitsverhältnisses und der ersten Filterfrequenz &#982;F1 festgelegt. Die zweite Filterfrequenz &#982;F2 kann festgelegt werden auf etwa 1/2~1 mal die zweite Übergangsfrequenz &#982;C2. Durch Vornehmen der Einstellungen auf diese Weise hat die zweite Filterfrequenz &#982;F2 einen Wert im selben Bereich oder kleiner als die zweite Übergangsfrequenz &#982;C2. Wie in 2 gezeigt, wird, da die Phasenverzögerung in dem Phasenverzögerungsfilter 13 bei Frequenzen oberhalb der zweiten Filterfrequenz &#982;F2 klein wird, wenn die Einstellung auf diese Weise vorgenommen wird, die Erhöhung in der Phasenverzögerung bei der zweiten Übergangsfrequenz &#982;C2 klein; die Stabilität wird nicht abgeschwächt, und das Steuersystem vibriert oder oszilliert nicht.

Zudem legt die Parametereinstellvorrichtung 14 die Integralverstärkung KI derart fest, dass das Verhältnis der Nullpunkt-Frequenz &#982;PI, die der Wert ist, der durch Dividieren der Integralverstärkung KI durch die Proportionalverstärkung KP in der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 erhalten wird, und der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 näherungsweise konstant ist. Beispielsweise, damit die Nullpunkt-Frequenz &#982;PI 1/2 der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 wird, kann die folgende Gleichung angewendet werden: KI = KP × &#982;C1/2.

Da die Größe der Phasenverzögerung bei der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1, die in dem Integralcontroller 10 aufkommt, durch das Verhältnis der geschätzten Nullpunkt-Frequenz &#982;PI und der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 bestimmt wird, wird die Phasenverzögerung bei der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1, wenn das Verhältnis der Nullpunkt-Frequenz &#982;PI und der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 in geeigneter Weise festgelegt ist, nicht zu groß, und es ist möglich, die Stabilität des Steuersystems zu erhalten. Das heißt, wenn die Integralverstärkung KI so festgelegt wird, dass das Verhältnis der Nullpunkt-Frequenz &#982;PI und der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 einen geeigneten Wert hat, kann die Integralverstärkung KI groß gemacht werden innerhalb eines Bereiches, in dem die Stabilität des Steuersystems beibehalten werden kann, und die beschwichtigende Wirkung auf Störungen bei niedrigen Frequenzen wird vergrößert.

Ausführungsform 2

4 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen eines Aufbaus der Steuereinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Identische Bezugszeichen sind für Teile verwendet worden, die identisch sind mit jenen in 1, und die entsprechenden Erläuterungen werden weggelassen. In 4 kennzeichnet Bezugszeichen 16 eine Parametereinstellvorrichtung zum Einstellen von Eigenschaften für das Phasenverzögerungsfilter und die Integralverstärkung KI, welches Parameter für die Geschwindigkeitssteuervorrichtung sind, deren Betriebsabläufe näherungsweise dieselben sind wie für die Parametereinstellvorrichtung in 1, aber einer der Abstimmparameter &agr; von außen eingegeben werden muss.

Dieser Abstimmparameter &agr; gibt das Verhältnis der Verstärkung KL gegenüber der Verstärkung KH bei hohen Frequenzen für das Phasenverzögerungsfilter 13 an. In der Parametereinstellvorrichtung 16 unter Verwendung des Abstimmparameters &agr; mit KL = &agr; × KH wird die erste Übergangsfrequenz &#982;C1 unter Verwendung der obigen Gleichung (3) berechnet. Ferner, wie oben beschrieben, wird die erste Filterfrequenz &#982;F1 derart festgelegt, dass das Verhältnis der ersten Filterfrequenz &#982;F1 und der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 näherungsweise konstant ist. Die zweite Filterfrequenz &#982;F2 wird derart festgelegt, dass KL = &agr; × KH gilt.

In Bezug auf die Art, wie der Abstimmparameter &agr; gegeben wird, gilt zuerst &agr; = 1. Das mechanische System wird dann betrieben, und unter Betrachtung seiner Antworteigenschaften wird &agr; graduell erhöht. Wenn eine bevorzugte Antwort erhalten wird oder wenn mechanische Vibrationen beginnen und die Erhöhung des Parameters &agr; gestoppt wird, wird in Fällen, in denen die bevorzugte Antwort erhalten wird, der Wert &agr; festgelegt, und in Fällen, in denen Vibrationen beginnen, wird &agr; geringfügig kleiner gemacht und festgelegt. Durch Bereitstellen der Abstimmparameter &agr; auf diese Weise kann die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen unter Beibehaltung der Stabilität des Steuersystems erhöht werden, und beschwichtigende Wirkungen gegenüber Störungen können erhöht werden. Der Grund hierfür wird nachstehend erläutert.

Zuerst, wenn der Abstimmparameter &agr; groß gemacht wird, da durch KL = &agr; × KH, die Verstärkung KL bei niedrigen Frequenzen in dem Phasenverzögerungsfilter groß wird, werden die beschwichtigenden Wirkungen gegenüber Störungen bei niedrigen Frequenzen groß. Ferner wird an dieser Stelle, da das Verhältnis der Übergangsfrequenz &#982;C1 und der ersten Filterfrequenz &#982;F1 näherungsweise konstant gemacht worden ist, wie oben beschrieben, die Phasenverzögerung bei der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 nicht zu groß, und die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen kann unter Beibehaltung von Stabilität groß gemacht werden.

Ferner wird die zweite Filterfrequenz &#982;F2 derart festgelegt, dass der Zusammenhang zwischen der Verstärkung KL bei niedrigen Frequenzen und der Verstärkung KH bei hohen Frequenzen für das Phasenverzögerungsfilter 13 derart ist, dass KL = &agr; × KH gilt. Wie durch Betrachten der Filterkennlinie in 2 verstanden wird, ist es zum Erhöhen von &agr;, das das Verhältnis der Verstärkung KL bei niedrigen Frequenzen zur Verstärkung KH bei hohen Frequenzen ist, erforderlich, das Verhältnis der zweiten Filterfrequenz &#982;F2 zu der ersten Frequenz &#982;F1 zu erhöhen. Wenn &agr; groß gemacht wird, wird von KL = &agr; × KH KL groß, und hierdurch wird durch Gleichung (3) die erste Übergangsfrequenz &#982;C1 groß, und zudem, da das Verhältnis der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 und der ersten Filterfrequenz &#982;F1 näherungsweise konstant wird, die erste Filterfrequenz &#982;F1 und demnach auch die zweite Filterfrequenz &#982;F2 groß. Wenn die erste Filterfrequenz &#982;F1 und die zweite Filterfrequenz &#982;F2 groß werden, da der Frequenzbereich, in welchem die Phase in dem Phasenverzögerungsfilter 13 verzögert wird, sich zur Hochfrequenzseite hin bewegt, wird die Phasenverzögerung für die zweite Übergangsfrequenz &#982;C2 groß.

Auf diese Weise, wenn der Abstimmparameter &agr; graduell von 1 größer wird, wird die Phasenverzögerung bei der zweiten Übergangsfrequenz &#982;C2 entsprechend schrittweise größer. Jedoch, wenn die Phasenverzögerung bei der zweiten Übergangsfrequenz &#982;C2 zu groß wird, beginnt das mechanische System zu vibrieren, und dies wird durch Betrachten der Antwort des mechanischen Systems ersichtlich.

Wenn demnach der Wert von &agr; festgelegt wird, um geringfügig kleiner zu sein als der, bei dem die Vibration des mechanischen Systems beginnt, wird die Phasenverzögerung bei der zweiten Übergangsfrequenz &#982;C2 auch nicht zu groß. Auf diese Weise kann die Kennlinie des Phasenverzögerungsfilters 13 derart festgelegt werden, dass die Phasenverzögerungen sowohl bei der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 als auch bei der zweiten Übergangsfrequenz &#982;C2 nicht groß werden, und die Stabilität des Steuersystems kann beibehalten werden.

Die Parametereinstellvorrichtung 14 für die Geschwindigkeitssteuervorrichtung in Ausführungsform 1, die in 1 gezeigt ist, arbeitet effizient für Fälle, in denen das mechanische System eine Resonanz/Antiresonanz festgelegt hat. Doch kann es gemäß dem mechanischen System eine andere Resonanz/Antiresonanzkennlinie bei höheren Frequenzen geben, und für ein solches mechanisches System ist es schwierig, die zweite Übergangsfrequenz &#982;C2 exakt zu berechnen. In solchen Fällen kann, statt des Berechnens der zweiten Filterfrequenz &#982;F2 und des automatischen Ausführens der Einstellung, eine eher zu bevorzugende Kennlinie effizient erhalten werden durch Vornehmen der Einstellung während des Betrachtens der Antwort des mechanischen Systems unter Verwendung des Abstimmparameters &agr;.

Zudem gibt in der obigen Beschreibung der Abstimmparameter &agr; das Verstärkungsverhältnis an, das das Verhältnis der Verstärkung KL bei niedrigen Frequenzen zu dem Verhältnis der Verstärkung KH bei hohen Frequenzen für das Phasenverzögerungsfilter 13 ist; jedoch kann er auch das Frequenzverhältnis angeben, das das Verhältnis der zweiten Filterfrequenz &#982;F2 und der ersten Filterfrequenz &#982;F1 ist. Der Zusammenhang zwischen dem Verstärkungsverhältnis und dem Frequenzverhältnis wird durch die Übertragungsfunktion des Phasenverzögerungsfilters 13 bestimmt, so dass dieselbe Wirkung erhalten werden kann, egal ob das Verstärkungsverhältnis angegeben wird oder das Frequenzverhältnis angegeben wird.

Ausführungsform 3

5 ist ein Blockdiagramm zum Erläutern eines Aufbaus der Steuereinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Dieselben Bezugszeichen werden für Teile wie in 1 verwendet. In 5 kennzeichnet das Bezugszeichen 17 eine Frequenzantwortermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Frequenzantwort des mechanischen Systems; Bezugszeichen 18 kennzeichnet eine Parametereinstellvorrichtung zum Einstellen der Eigenschaften des Phasenverzögerungsfilters, und die Eigenschaften des Phasenverzögerungsfilters werden, basierend auf der Frequenzantwort des mechanischen Systems, eingestellt, die von der Frequenzantwortermittlungs-Vorrichtung 17 ermittelt worden ist.

Einige Verfahren sind bekannt zum Ermitteln der Frequenzantwort des mechanischen Systems durch die Frequenzantwort durch die Frequenzantwortermittlungs-Vorrichtung 17. Eine Messung kann unter Verwendung einer spezialisierten Messeinrichtung ausgeführt werden, oder der Motor kann bei einem Zufallsmoment angetrieben werden, und eine Frequenzanalyse kann, ansprechend auf die Geschwindigkeitsantwort, ausgeführt werden. Ferner wird in Fällen, in denen die Steifigkeit, die Masse, das Trägheitsmoment und ähnliches für das mechanische System bekannt sind, ein numerisches Modell unter Verwendung dieser aufgestellt werden, und die Berechnung kann ausgeführt werden. Ein Ergebnis, wie zum Beispiel eine durch die Volllinie in 7 angegebene Frequenzantwort, kann erhalten werden. In der Parametereinstellvorrichtung 18 werden, basierend auf der Frequenzantwort des mechanischen Systems, die auf diese Weise ermittelt worden ist, die Kennlinie des Phasenverzögerungsfilters 13 derart festgelegt werden, dass die Phase des Phasenverzögerungsfilters 13 zwischen der Antiresonanzfrequenz und der Resonanzfrequenz des mechanischen Systems verzögert ist. Um dies zu erreichen, wird die erste Filterfrequenz &#982;F1 des Phasenverzögerungsfilters in der Nähe der Antiresonanzfrequenz festgelegt, und die zweite Filterfrequenz &#982;F2 wird in der Nähe der Resonanzfrequenz festgelegt.

Wie durch die Volllinie in 7 dargestellt, hat die Frequenzantwort des mechanischen Systems mit einer mechanischen Resonanz eine Kennlinie derart, dass die Phase zwischen der Antiresonanzfrequenz und der Resonanzfrequenz voreilt. Wenn demnach die Einstellung derart vorgenommen wird, dass die Phase des Phasenverzögerungsfilters 13 zwischen der Antiresonanzfrequenz und der Resonanzfrequenz verzögert ist, wie oben beschrieben, wird die Phasenverzögerung des Phasenverzögerungsfilters durch die Phasenvoreilung des mechanischen Systems ausgelöscht. Demnach sind die Phasennacheilungen bei der ersten Übergangsfrequenz &#982;C1 und der zweiten Übergangsfrequenz &#982;C2 nicht groß, und selbst wenn das Phasenverzögerungsfilter 13 eingefügt ist, wird die Stabilität nicht geschwächt.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT

Die oben beschriebene Erfindung kann angewendet werden zum Steuern von Systemen, bei denen das Trägheitsmoment eines mechanischen Systems, das von einem Motor angetrieben ist, groß ist, verglichen mit dem Trägheitsmoment des Motors selbst.

ZUSAMMENFASSUNG

Eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 zum Ausgeben eines Antriebsbefehlssignals für einen Motor 1, um die Geschwindigkeit des Motors 1 konform zu machen mit dem Geschwindigkeitsbefehlssignal, basierend auf einem Signal, das die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlssignal und der erfassten Geschwindigkeit des Motors angibt; ein Filter 13, das in Serie zu der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 in die Geschwindigkeitssteuerschleife eingefügt ist und einen Hochfrequenzbereich, einen Niederfrequenzbereich und einen Zwischenfrequenzbereich zwischen dem Hochfrequenzbereich und dem Niederfrequenzbereich hat, eine Verstärkung KL im Niederfrequenzbereich, die größer ist als eine Verstärkung KH im Hochfrequenzbereich, und das eine Phasenverzögerungskennlinie derart hat, dass die Phase im Zwischenfrequenzbereich verzögert ist, wobei die Geschwindigkeitssteuervorrichtung 7 einen Proportionalcontroller 9 hat, der eine Eingangsgröße mit einer Proportionalverstärkung KP multipliziert und das Ergebnis ausgibt, und das Filter 13 derart festgelegt wird, dass eine Phasenverzögerung zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz eines mechanischen Systems auftritt.

(1)


Anspruch[de]
  1. Motorsteuereinrichtung zum Antreiben eines an eine mechanische Last, die einem mechanischen System mit einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz zugeordnet ist, gekoppelten Motors, basierend auf einem Geschwindigkeitsbefehlssignal, wobei die Motorsteuer-Einrichtung eine Geschwindigkeitsregelschleifen-Erfassungsgeschwindigkeit des Motors hat, und umfassend:

    eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung (7) zum Ausgeben eines Antriebsbefehlssignals für den Motor, um die Geschwindigkeit des Motors konform zu machen mit dem Geschwindigkeitsbefehlssignal, basierend auf einem Signal, das die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlssignal und der erfassten Geschwindigkeit des Motors angibt, und

    ein in Serie mit der Geschwindigkeitssteuervorrichtung in die Geschwindigkeitsregelschleife eingefügtes Filter, das eine frequenzabhängige Phasenverzögerungskennlinie hat, die aufgeteilt ist in einen Hochfrequenzbereich, einen Niederfrequenzbereich und einen Zwischenfrequenzbereich zwischen dem Hochfrequenzbereich und dem Niederfrequenzbereich, und wobei die Verstärkung KL im Niederfrequenzbereich größer ist als die Verstärkung KH im Hochfrequenzbereich und wobei die Phase im Zwischenfrequenzbereich verzögert ist, wobei

    die Geschwindigkeitssteuervorrichtung einen Proportionalcontroller zum Multiplizieren der Eingangsgröße mit einer Proportionalverstärkung KP und zum Ausgeben des Ergebnisses einschließt sowie einen Integralcontroller zum Addieren des Wertes der mit der Proportionalverstärkung KP multiplizierten Eingangsgröße und des Integrals der mit der Integralverstärkung KI multiplizierten Eingangsgröße, und zum Ausgeben des Ergebnisses, und

    Einstellungen des Filters derart abgestimmt werden, dass die Phase des Filters in einem Frequenzbereich zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz verzögert ist.
  2. Motorsteuereinrichtung zum Antreiben eines an eine mechanische Last, die einem mechanischen System mit einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz zugeordnet ist, gekoppelten Motors, basierend auf einem Geschwindigkeitsbefehlssignal, wobei eine erfasste Geschwindigkeit des Motors für die Einrichtung in einer Geschwindigkeitsregelschleife verfügbar ist, und wobei die Motorsteuereinrichtung umfasst:

    eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung zum Ausgeben eines Befehlssignals für den Motor, um die Geschwindigkeit des Motors konform zu machen mit dem Geschwindigkeitsbefehlssignal, basierend auf einem die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlssignal und der erfassten Geschwindigkeit des Motors angebenden Signal, und

    ein in Serie mit der Geschwindigkeitssteuervorrichtung in die Geschwindigkeitsregelschleife eingefügtes Filter mit einer frequenzabhängigen Phasenverzögerungs-Kennlinie, aufgeteilt in einen Hochfrequenzbereich, einen Niederfrequenzbereich und einen Zwischenfrequenzbereich zwischen dem Hochfrequenzbereich und dem Niederfrequenzbereich, und wobei die Verstärkung KL im Niederfrequenzbereich größer ist als die Verstärkung KH im Hochfrequenzbereich, und wobei die Phase im Zwischenfrequenzbereich verzögert wird,

    wobei die Geschwindigkeitssteuervorrichtung einen Proportionalcontroller zum Multiplizieren einer Eingangsgröße mit einer Proportionalverstärkung KP und Ausgeben des Ergebnisses einschließt sowie einen Integralcontroller zum Addieren des Wertes der mit der Proportionalverstärkung KP multiplizierten Eingangsgröße und des Integrals der mit einer Integralverstärkung KI multiplizierten Eingangsgröße, und Ausgeben des Ergebnisses, und

    wobei die Einstellungen des Filters derart abgestimmt werden, dass die Phase zwischen einer ersten Übergangsfrequenz &#982;C1, die der Wert ist, der durch Dividieren des Produktes der Proportionalverstärkung KP und der Verstärkung KL durch das Trägheitsmoment J des mechanischen Systems erhalten wird, und einer zweiten Übergangsfrequenz &#982;C2, die der Wert ist, der durch Dividieren des Produktes der Proportionalverstärkung KP und der Verstärkung KH durch das Trägheitsmoment JM des Motors erhalten wird, verzögert wird.
  3. Motorsteuereinrichtung zum Antreiben eines an eine mechanische Last, der ein System mit einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz zugeordnet ist, gekoppelten Motors, basierend auf einem Geschwindigkeitsbefehlssignal, wobei die erfasste Geschwindigkeit des Motors der Einrichtung in einer Geschwindigkeitsregelschleife verfügbar ist, die Motorsteuereinrichtung umfassend:

    eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung zum Ausgeben eines Antriebsbefehlssignals für den Motor, um die Geschwindigkeit des Motors konform zu machen mit dem Geschwindigkeitsbefehlssignal, basierend auf einem die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlssignal und der erfassten Geschwindigkeit des Motors angebenden Signal, und

    ein in Serie zu der Geschwindigkeitssteuervorrichtung in die Geschwindigkeitsregelschleife eingefügtes Filter mit einer frequenzabhängigen Phasenverzögerungskennlinie mit einer näherungsweise konstanten Verstärkung KL in einem Frequenzbereich unterhalb einer ersten Filterfrequenz &#982;F1 und einer näherungsweise konstanten Verstärkung KH, die kleiner ist als die Verstärkung KL, in einem Frequenzbereich, der höher ist als eine zweite Filterfrequenz &#982;F2, wobei die Phase zwischen der ersten Filterfrequenz &#982;F1 und der zweiten Filterfrequenz &#982;F2 verzögert ist,

    wobei die Geschwindigkeitssteuervorrichtung eine Proportionalsteuerberechnungsvorrichtung zum Multiplizieren der Eingangsgröße mit einer Proportionalverstärkung KP und Ausgeben des Ergebnisses hat sowie eine Proportional-Integral-Steuerberechnungsvorrichtung zum Addieren des Wertes der mit der Proportionalverstärkung KP multiplizierten Eingangsgröße und des Integrals der mit einer Integralverstärkung KI multiplizierten Eingangsgröße und Ausgeben des Ergebnisses, und

    wobei die Einstellungen des Filters derart abgestimmt werden, dass das Verhältnis zwischen einer Übergangsfrequenz &#982;C1, die ein Wert ist, der durch Dividieren des Produktes der Proportionalverstärkung KP und der Verstärkung KL durch das Trägheitsmoment J des mechanischen Systems erhalten wird, und der ersten Filterfrequenz &#982;F1, näherungsweise konstant ist.
  4. Motorsteuereinrichtung zur Antriebssteuerung eines mechanischen Systems mit einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz, das aus einer an einen Motor gekoppelten mechanischen Last besteht, wobei die Motorsteuereinrichtung mit Hilfe einer Geschwindigkeitsregelschleife eine erfasste Geschwindigkeit des Motors, basierend auf einem Geschwindigkeitsbefehlssignal, antriebssteuert, und umfassend:

    ein Filter, das in Serie mit einer Geschwindigkeits-Steuervorrichtung in die Geschwindigkeitsregelschleife eingefügt ist, wobei das Filter eine frequenzabhängige Phasenverzögerungs-Kennlinie in einem Zwischenfrequenzbereich zwischen einem Niederfrequenzbereich und einem Hochfrequenzbereich hat, mit einer näherungsweise konstanten Verstärkung KL im Niederfrequenzbereich, der niedriger ist als eine erste Filterfrequenz &#982;F1, und einer näherungsweise konstanten Verstärkung KH, die niedriger ist als die Verstärkung KL, in dem Hochfrequenzbereich, der höher ist als eine zweite Filterfrequenz &#982;F2, und

    eine Parametereinstellvorrichtung zum Einstellen von Parametern für die Kennlinie des Filters und die Geschwindigkeitssteuervorrichtung,

    wobei die Geschwindigkeitssteuervorrichtung einen Integralcontroller hat, um den Wert der mit der Proportionalverstärkung KP multiplizierten Eingangsgröße und das Integral der mit einer Integralverstärkung KI multiplizierten Eingangsgröße zu multiplizieren und das Ergebnis auszugeben, und

    wobei die Einstellungen des Filters derart abgestimmt sind, dass das Verhältnis zwischen einer Übergangsfrequenz &#982;C1, die der Wert ist, der durch Dividieren des Produktes der Proportionalverstärkung KP und der Verstärkung KL durch das Trägheitsmoment J des mechanischen Systems erhalten wird, und der ersten Filterfrequenz &#982;F1, näherungsweise konstant ist, und derart, dass das Verhältnis zwischen einer Nullpunkt-Frequenz &#982;PI, die ein Wert ist, der durch Dividieren der Integralverstärkung KI durch die Proportionalverstärkung KP erhalten wird, und der Übergangsfrequenz &#982;C1 näherungsweise konstant ist.
  5. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, ausgestattet mit einer Parametereinstellvorrichtung zum Einstellen von Parametern für das Filter und die Geschwindigkeitssteuervorrichtung, wobei die Parametereinstellvorrichtung die Parameter derart einstellt, dass, wenn ein Trägheitsverhältnis, das ein Wert ist, der durch Dividieren des Trägheitsmomentes J des mechanischen Systems durch ein Trägheitsmoment JM des Motors erhalten wird, groß ist, das Verhältnis der zweiten Filterfrequenz &#982;F2 zur ersten Filterfrequenz &#982;F1 groß wird.
  6. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, ausgestattet mit einer Parametereinstellvorrichtung zum Einstellen von Parametern für das Filter und die Geschwindigkeitssteuervorrichtung, wobei die Parametereinstellvorrichtung dem Filter ein Verstärkungsverhältnis eingibt, das das Verhältnis ist zwischen der Verstärkung KL und der Verstärkung KH, oder ein Frequenzverhältnis, das das Verhältnis ist zwischen der zweiten Filterfrequenz &#982;F2 und der ersten Filterfrequenz &#982;F1, um die Parameter für die Kennlinie des Filters, basierend auf dem Verstärkungsverhältnis oder dem Frequenzverhältnis, festzulegen.
  7. Motorsteuereinrichtung zum Antreiben eines an eine mechanische Last, der ein mechanisches System mit einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz zugeordnet ist, gekoppelten Motors, basierend auf einem Geschwindigkeitsbefehlssignal, wobei eine erfasste Geschwindigkeit des Motors der Einrichtung in einer Geschwindigkeitsregelschleife verfügbar ist, wobei die Motorsteuereinrichtung umfasst:

    eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung zum Ausgeben eines Antriebsbefehlssignals für den Motor, um die Geschwindigkeit des Motors konform zu machen mit dem Geschwindigkeitsbefehlssignal, basierend auf einem Signal, das die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlssignal und der erfassten Geschwindigkeit des Motors angibt;

    ein Filter, in Serie zu der Geschwindigkeitssteuervorrichtung in der Geschwindigkeitsregelschleife eingefügt, wobei das Filter eine frequenzabhängige Phasenverzögerungs-Kennlinie hat, aufgeteilt in einen Hochfrequenzbereich, einen Niederfrequenzbereich und einen Zwischenfrequenzbereich zwischen dem Hochfrequenzbereich und dem Niederfrequenzbereich, und wobei die Verstärkung KL im Niederfrequenzbereich größer ist als die Verstärkung KH im Hochfrequenzbereich, und wobei die Phase im Zwischenfrequenzbereich verzögert wird;

    eine Frequenzantwortermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der Frequenzantwort des mechanischen Systems, und

    eine Parametereinstellvorrichtung zum Einstellen der Kennlinie des Filters,

    wobei die Parametereinstellvorrichtung, basierend auf der Frequenzantwort des mechanischen Systems, die von der Frequenzantwortermittlungsvorrichtung ermittelt worden ist, die Kennlinie des Filters derart parametrisiert, dass zwischen der Antiresonanzfrequenz und der Resonanzfrequenz des mechanischen Systems die Phase im Filter verzögert ist.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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