JPH06230803A - 振動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正弦波形状に変動する指令値に対する制御量
の追従性を改善する 【構成】 フーリエ変換器２にモータ１２より検出され
る制御量ａが供給され、三角関数による指令値ａ^* の有
する周波数Ｆ^* について、同制御量の振幅Ａが算出され
る。この振幅と指令値の振幅Ａ^* との偏差が増幅されて
フーリエ逆変換器３に供給され、インバータ１１に対す
る操作値ｂ^* が算出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車の駆動系
を試験する際に用いて好適な、振動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の設計段階において、トランスミ
ッション等の駆動系の性能を、駆動源として実際のエン
ジンを使用することなくシミュレーション試験するため
に、従来、図４（Ａ）に示すような構成による方法が利
用されている。図において、制御対象５２には、上記の
ような駆動系と、エンジンに代えて係る駆動系に動力を
伝えるモータ等が含まれる。

【０００３】また、図中「指令値」とあるのは、制御対
象５２に所望の動作を行わせるための数値指令を示して
おり、例えば、一定のトルク値を制御対象に与えた場合
の該制御対象の動作を試験するには、定数値型の指令値
が偏差検出器５０に供給される。ところで、上記のよう
な駆動系の性能に関する試験においては、主としてエン
ジンのトルク変動（リプル）等がシミュレートされる。
よって、周期的に変動するトルク値を制御対象に与える
必要があり、一般的に、所定の数式に基づいて変動する
指令値が付与される。係る指令値ａ^* としては、基本的
に、電気的に処理の容易な正弦波が用いられる。

【０００４】そして、偏差検出器５０により、指令値ａ
^* と制御対象５２よりフィードバックされる実際の制御
量ａとの偏差Δａが検出され、制御装置５１に供給され
る。そして、制御装置５１は、偏差Δａが最小になるよ
うに、適正な操作値ｂを制御対象５２に供給する。これ
により、制御量ａを指令値ａ^* に追従させるものであ
り、いわゆる一般的なフィードバック制御系となってい
る。

【０００５】図４（Ｂ）は、指令値として正弦波（三角
関数）を用いた場合の、正弦波の１周期における指令値
ａ^* と制御量ａとの間に見られる一般的な関係を示すも
のであり、同様の波形が数周期分連続して現れることに
より、リプル状態がシミュレートされる。上述のような
制御方式は、制御量ａの瞬時値を常に指令値ａ^* の瞬時
値に追従させようとするものであるが、制御系により必
然的に発生する遅れのため、制御量ａは、図示のよう
に、周期的に変動する。

【０００６】その変動量すなわち偏差Δａと、その変動
周期（１／ｆ₀ ）とは、制御装置５１の周波数特性によ
り決定される。よって、指令値ａ^* に対する制御量ａの
追従性を向上させ偏差Δａを小とするためには、制御装
置５１の周波数応答を向上させて周波数ｆ₀ を大にする
必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制御装
置の周波数応答を高めるためにそのゲインを上げように
もハード的な限界があり、例えば、指令値が数百ヘルツ
のオーダーになると、これに対して十分に応答するよう
な制御装置を得ることが困難になる。その結果、指令値
の周波数が高い領域においては、指令値に対して実際の
制御量が十分に追従しなくなる。

【０００８】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、正弦波形状に変動する指令値に対する制御
量の追従性を改善させる振動制御装置を提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にあっては、三角関数による指令値を制御対
象に与え、該制御対象より検出される制御量と前記指令
値との偏差が最小となるように該制御対象を制御する振
動制御装置において、前記指令値の有する周波数につい
て前記制御量の振幅値を算出するフーリエ変換器と、前
記指令値の振幅値と前記制御量の振幅値との偏差に対応
する量より前記制御対象に対する操作値を算出するフー
リエ逆変換器とを具備することを特徴とする。

【００１０】

【作用】フーリエ変換器において、三角関数による指令
値の有する周波数について制御対象より検出される制御
量の振幅値が算出される。そして、フーリエ逆変換器に
おいて、制御量の振幅値と指令値の振幅値との偏差に対
応する量より制御対象に対する操作値が算出されて、制
御対象が制御される。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。

【００１２】Ａ：実施例の構成 全体の構成 図１は、本発明の一実施例による振動制御装置の構成図
である。図において、試験対象となる自動車の駆動系１
４は、誘導モータ１２により供給される動力により作動
する。また、インバータ１１は、トルク指令を入力とす
るベクトル制御インバータであり、制御装置１より供給
される操作値ｂ^* に基づいて、誘導モータ１２に印加す
る交流電圧を変化させる。

【００１３】この振動制御装置における指令値ａ^* は、
次式（１），（２）で示されるごとく、正弦波形状に変
動するものである。ここで、Ａ^* ，Ｆ^* は、それぞれ指
令値ａ^* の振幅、周波数を表している。

【数１】

【数２】 この周波数Ｆ^* 、振幅Ａ^* を変化させることにより、駆
動系に対して様々なリプル特性が与えられる。

【００１４】そして、１は制御装置であり、上記指令値
ａ^* の振幅Ａ^* および周波数Ｆ^* と、検出器１３によっ
て検出される実際の制御量ａ（モータ１２の出力）とに
より操作値ｂ^* が設定され、インバータ１１に供給され
る。同制御装置１は、フーリエ変換器２、フーリエ逆変
換器３、偏差検出器４、偏差増幅器５より構成されてい
る。

【００１５】まず、フーリエ変換器２は、制御量ａの瞬
時値について、周波数Ｆ^* の成分に関する振幅Ａを算出
する。算出式（下式（３）〜（５））は一般的なフーリ
エ変換式であり、一周期分（ｔ＝０〜１／Ｆ^* ）の積分
操作により、振幅Ａが算出される。

【数３】

【数４】

【数５】

【００１６】次に、偏差検出器４において、指令値ａ^*
の振幅Ａ^* と制御量ａの振幅Ａとの偏差が検出される。
同偏差量は偏差増幅器５により増幅され、この制御装置
１より最終的に出力される操作値ｂ^* の指令振幅Ｂ^* と
して出力される。そして、フーリエ逆変換器３にこの指
令振幅Ｂ^* と周波数Ｆ^* とが供給され、下記の式
（６），（７）に基づいて操作値ｂ^* が算出される。

【数６】

【数７】 そして、この操作値ｂ^* がインバータ１１に供給され
る。

【００１７】フーリエ変換器の内部構成 図２は、フーリエ変換器２の内部構成を示す図である。
まず、位相検出器２０においては、前記式（２）に示さ
れる演算に基づいて、周波数Ｆ^* より現在の時刻ｔにお
ける位相値θ（＝２πＦ^*t）が検出される。この位相値
θは、余弦方向単位成分検出器２１、正弦方向単位成分
検出器２２にそれぞれ供給され、同各検出器より、余弦
単位成分ｃｏｓθおよび正弦単位成分ｓｉｎθが出力さ
れる。

【００１８】次に、乗算器２３において、制御量ａと余
弦単位成分とが乗算され、制御量ａの余弦方向に対する
相関値ａ_x （＝ａ・ｃｏｓθ）が出力される。一方、乗
算器２４において制御量ａと正弦単位成分とが乗算さ
れ、制御量ａの正弦方向に対する相関値ａ_y （＝ａ・ｓ
ｉｎθ）が出力される。

【００１９】そして、相関値ａ_x に対して、前記式
（４）により算出されるべき一周期（１／Ｆ^* ）分の余
弦方向フーリエ成分Ａ_x については、まず、余弦方向フ
ーリエ成分算出器２５において、同器２５がリセットさ
れた時より後述するタイミング信号が検出されるまで積
分が続けられる。そして、積分値は加算され、余弦方向
中間フーリエ成分Ａ_x'としてサンプルホールド部２８に
出力される。

【００２０】同様に、相関値ａ_y に対して、前記式
（５）により算出されるべき一周期分の正弦方向フーリ
エ成分Ａ_y について、正弦方向フーリエ成分算出器２６
において、同器２６がリセットされた時より後述するタ
イミング信号が検出されるまで積分が続けられる。そし
て、積分値は加算され、正弦方向中間フーリエ成分Ａ_y'
としてサンプルホールド部２９に出力される。

【００２１】一方、演算タイミング作成器２７に供給さ
れる位相値θの値は、「０」〜「２π」間を繰り返し遷
移する。そして、同値θが「２π」となった時、演算タ
イミング作成器２７により、各フーリエ成分算出器２
５，２６および、各サンプルホールド部２８，２９に対
して演算タイミング信号Ｓが出力される。

【００２２】そして、サンプルホールド部２８は、この
タイミング信号Ｓを検出すると、余弦方向中間フーリエ
成分Ａ_x'を余弦方向フーリエ成分Ａ_x としてホールド
し、振幅算出器３０に出力する。また、サンプルホール
ド部２９も同様に、このタイミング信号Ｓを検出する
と、正弦方向中間フーリエ成分Ａ_y'を正弦方向フーリエ
成分Ａ_y として振幅算出器３０に出力する。また、各フ
ーリエ成分算出器２５，２６は、上記の中間フーリエ成
分値Ａ_x'，Ａ_y'をおのおのリセットし、しかる後、前述
の積分動作を再開させる。

【００２３】そして、振幅算出器３０においては、前記
式（３）に示される演算に基づいて各フーリエ成分Ａ
_x ，Ａ_y がベクトル的に合成され、制御量ａの振幅Ａと
して出力される。

【００２４】フーリエ逆変換器の内部構成 図３は、フーリエ逆変換器３の内部構成を示す図であ
る。位相検出器３１は、フーリエ変換器２における位相
検出器２０と同一の構成を有するものであり、前記式
（７）に示される演算に基づいて、周波数Ｆ^* より現在
の時刻ｔにおける位相値θ（＝２πＦ^*t）が検出され
る。ここで、周波数Ｆ^* はフーリエ変換器２およびフー
リエ逆変換器３に同時に供給されているから、これら両
変換器は位相的に同期がとられている。そして、位相値
θは余弦単位成分検出器３２に供給され、余弦単位成分
ｃｏｓθが出力される。

【００２５】そして、乗算器３３において、操作値ｂ^*
の指令振幅Ｂ^* とこの単位成分ｃｏｓθとが乗算され、
前記式（６）により示される操作値ｂ^* が算出される。

【００２６】Ｂ：実施例の動作 上記の構成において、駆動系としてトランスミッション
を対象とし、式（１）に従って変動するトルク指令が行
われるものとする。まず、指令値（トルク値）ａ^* に係
る振幅Ａ^* 、周波数Ｆ^* が制御装置１に供給されるとと
もに、検出器１３を介して制御量（帰還トルク値）ａが
帰還されると、フーリエ変換器２において、周波数Ｆ^*
に関し、振幅Ａが算出される。そして、偏差検出器４に
おいて、指令値ａ^* の振幅Ａ^* と制御量ａの振幅Ａとの
偏差が検出され、この偏差量が増幅されて指令振幅Ｂ^*
とされた後、フーリエ逆変換器３において操作値ｂ^* が
算出される。

【００２７】そして、この操作値ｂ^* に基づいて、イン
バータ１１がモータ１２に印加する電圧波形が制御さ
れ、同モータの出力が、エンジンに代わる動力として駆
動系（トランスミッション）に伝達される。この際、上
述したように、制御量ａが検出器１３を介して制御装置
１に帰還される。以上のような一連の制御が連続的に行
われることにより、指令値と制御量との偏差が最小とな
るように制御される。

【００２８】このようにして、指令値（トルク値）の周
波数を様々に設定した試験が可能であり、偏差量は制御
量および指令値の各振幅のみにより求められる。よっ
て、従来の交流的制御に対して直流的な制御が可能にな
り、指令値の周波数に依存しないフィードバック制御が
行われる。従って、指令値の周波数が高い場合において
も、指令値に対する制御量の追従性が悪化することはな
く、広い周波数範囲に渡るトルク変動に対する駆動系の
動作特性を精度良く得ることが可能である。

【００２９】なお、上記実施例においては、指令値とし
てトルク値を用いたが、例えばエンジンの回転数等、ト
ルク値以外の特性量を指令値とすることも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、フーリエ変換器によって算出された制御量の振幅値
と指令値の振幅値とに基づいて偏差を算出するから、正
弦波形状に変動する指令値の比較的高い周波数領域にお
いても、制御量の追従性を改善することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における振動制御装置の構成図
である。

【図２】本発明の実施例におけるフーリエ変換器の構成
図である。

【図３】本発明の実施例におけるフーリエ逆変換器の構
成図である。

【図４】従来の振動制御装置の構成図である。

【符号の説明】

２ フーリエ変換器 ３ フーリエ逆変換器 １１ インバータ（制御対象） １２ モータ（制御対象）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三角関数による指令値を制御対象に与
   え、該制御対象より検出される制御量と前記指令値との
   偏差が最小となるように該制御対象を制御する振動制御
   装置において、 前記指令値の有する周波数について前記制御量の振幅値
   を算出するフーリエ変換器と、 前記指令値の振幅値と前記制御量の振幅値との偏差に対
   応する量より前記制御対象に対する操作値を算出するフ
   ーリエ逆変換器とを具備することを特徴とする振動制御
   装置。