JPH06273259A - 振動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 指令値の周波数に依存せずに制御系の応答特
性を改善させることができる振動制御装置を提供する。 【構成】 瞬時指令値作成器１３が、振幅Ａ^* および周
波数Ｆ^* から指令値ａ^*を作成すると、偏差検出器１４
が、指令値ａ^* と検出信号ａとの偏差を検出し、この偏
差量に対応する操作値ｂ^0* が偏差増幅器１５から出力
される。これと並行して、フーリエ変換器６が、周波数
Ｆ^* に対応する検出信号ａの振幅値Ａを算出する。次
に、偏差算出器７において、振幅値Ａと振幅Ａ^* との偏
差量が算出され、この偏差量に応じて、フーリエ逆変換
器９において、操作値ｂ₁ ^* が算出される。そして、操
作値合成器１６が操作値ｂ₀ ^* と操作値ｂ₁ ^* とを加算し
て、操作値ｂ^* をベクトル制御インバータ２に与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばトランスミッシ
ョン等、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】自動車の設計試作段階において、例え
ば、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、本願発明者は、先に、図４に示す構
成の振動制御装置を用いた方法を提案している。この振
動制御装置は、供給される指令値（トルク値）ａ^* に基
づいて駆動系の性能をシミュレーション試験するもので
ある。

【０００３】上記指令値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】

【０００４】図４において、１は指令値ａ^* の振幅Ａ^*
および周波数Ｆ^* と、検出信号ａ（後述する）とに応じ
て、操作値ｂ^* を発生する制御装置である。また、２は
制御装置１から供給されるトルク指令（操作値ｂ^* ）に
応じた交流電圧を発生するベクトル制御インバータ、３
はベクトル制御インバータ２から供給される交流電圧に
よりその回転軸を回転させる誘導モータである。

【０００５】そして、４は誘導モータ３の回転軸に接続
され、回転軸から伝達される動力により作動する自動車
の駆動系、５は誘導モータ３の回転軸またはその近傍に
配置される検出器であり、上記回転軸の動作に応じた検
出信号ａを制御装置１に帰還する。ここで制御装置１
は、フーリエ変換器６、偏差算出器７、偏差増幅器８お
よびフーリエ逆変換器９から構成されるものであり、以
下に各構成要素について説明する。

【０００６】まず、フーリエ変換器６は、検出信号ａに
ついて、周波数Ｆ^* の成分に関する振幅Ａを算出する。
その算出式（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】

【０００７】次に、偏差算出器７は、上述した指令値ａ
^* の振幅Ａ^* と上記（３）〜（５）式により算出される
振幅Ａとの偏差を算出する。この偏差量は偏差増幅器８
により増幅され、指令振幅Ｂ^* として出力される。そし
て、フーリエ逆変換器９には、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。こうして算出された操作値
ｂ^* はベクトル制御インバータ２に供給される。

【数６】

【数７】

【０００８】上記構成による振動制御装置において、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、検出器５を介して制御量であ
る検出信号（帰還トルク値）ａが帰還される。これによ
り、フーリエ変換器６において、周波数Ｆ^* の成分に対
応する振幅Ａが算出される。

【０００９】そして、偏差算出器７において、指令値ａ
^* の振幅Ａ^* と検出信号ａの振幅Ａとの偏差が算出さ
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９において操作値ｂ^* が算出される。
そして、この操作値ｂ^* はベクトル制御インバータ２に
供給され、誘導モータ３が操作値ｂ^* に基づいて制御さ
れる。上述したように、操作値ｂ^* 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、直流的な制
御が可能になり、指令値ａ^* の周波数Ｆ^* に依存しない
フィードバック制御が行われる。

【００１０】これにより、駆動系（トランスミッショ
ン）が、指令値ａ^* 振幅Ａ^* と検出信号ａの振幅Ａとの
偏差が最小となるように駆動制御される。このようにし
て、指令値ａ^* の周波数を様々に設定することにより、
駆動系４の機械共振点を測定する等の各種試験が可能に
なる。なお、上記振動制御装置においては、指令値ａ^*
としてトルク値を用いた場合を説明したが、これに限ら
ず、例えば回転数等、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。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の振動制御装置では、フーリエ変換器６により、周波
数Ｆ^* の成分に対応する振幅Ａが算出され、偏差算出器
７において、その振幅Ａと指令値ａ^* の振幅Ａ^* との偏
差が算出される。すなわち、指令値ａ^* の周期（１／Ｆ
^* ）毎に振幅Ａが算出され、前述した追従動作が行われ
るようになっている。したがって、指令値ａ^* の振幅Ａ
^* を変更すると、振幅Ａがその振幅Ａ^* に一致するまで
に、少なくとも指令値ａ^* の周期（１／Ｆ^* ）だけの時
間を要する。

【００１２】上記特性により、周波数Ｆ^* が大である場
合には、指令値ａ^* の周期（１／Ｆ^* ）が十分に短くな
るので、検出信号ａは指令値ａ^* に対して十分に追従す
るが、周波数Ｆ^* が小（例えば１ヘルツ）である場合、
指令値ａ^* の周期（１／Ｆ^*）が長く（例えば１秒）な
り、前述の追従動作が不十分になる。すなわち、指令値
ａ^* の周波数Ｆ^* が小さくなる程、制御系の応答特性が
損なわれることになる。本発明は、上述した事情に鑑み
てなされたものであり、指令値の周波数に依存せずに制
御系の応答特性を改善させることができる振動制御装置
を提供することを目的としている。

【００１３】

【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、指令振幅と指令周波数とに対応
する三角関数波である指令値を発生する瞬時指令値発生
手段と、制御対象より帰還される制御量と前記指令値と
の第１の偏差を検出し、該第１の偏差に対応する第１の
操作値を出力する第１の偏差出力手段と、前記制御量の
前記指令周波数成分に関する制御量振幅を算出するフー
リエ変換手段と、前記指令振幅と前記制御量振幅との第
２の偏差を検出し、該第２の偏差に対応する量を出力す
る第２の偏差出力手段と、前記第２の偏差に対応する量
を逆フーリエ変換して第２の操作値を算出するフーリエ
逆変換手段と、前記第１の操作値と前記第２の操作値と
を加算した操作値を前記制御対象に供給する加算手段と
を具備することを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記構成によれば、瞬時指令値発生手段は、与
えられた振幅成分および周波数成分から前記指令値を発
生し、第１の偏差出力手段が、この発生された指令値と
前記制御量との第１の偏差を検出するとともに、第１の
偏差に応じた第１の操作値を出力する。一方、フーリエ
変換手段が指令値の周波数成分に対応する制御量の振幅
成分を算出し、第２の偏差出力手段が指令値の振幅成分
と制御量の振幅成分との第２の偏差を発生する。フーリ
エ逆変換手段は、この第２の偏差に応じて第２の操作値
を発生する。そして、加算手段が、前記第１および第２
の操作値とを加算し、これを制御対象に供給する。この
結果、指令値の周波数成分が高い領域にある場合、第２
の操作値により制御対象が制御され、一方、周波数成分
が低い領域に移行すると、第１の操作値により制御がな
される。これにより、指令値の周波数に依存することな
く、制御系の応答特性を改善することが可能になる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
ついて説明する。

【００１６】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。この図に示す構成の振動制御装置は、供給され
る指令値（トルク値）に応じて制御対象を振動させるも
のであり、図４と共通する部分には同一の符号を付け、
その説明を省略する。

【００１７】図１において、１０は制御装置であり、指
令値ａ^* の振幅Ａ^* および周波数Ｆ^* と、検出器５によ
って検出される検出信号ａ（制御量）とに応じて操作値
ｂ^*を発生する。この制御装置１０は、大別すると、操
作値ｂ₁ ^* を出力する高周波制御部１１と、操作値ｂ₀ ^*
を出力する低周波制御部１２とから構成されている。な
お、高周波制御部１１は、図４に示した制御装置１と同
一構成であるので、その説明を省略する。以下では、指
定値ａ^* の周波数Ｆ^* が小さくなった場合でも、従来の
ように、制御系の応答特性を劣化させないようにする低
周波制御部１２の構成について説明する。

【００１８】低周波制御部１２の構成 低周波制御部１２は、瞬時指令値作成器１３、偏差検出
器１４および偏差増幅器１５から構成される。ここで、
図２を参照して、瞬時指令値作成器１３の構成を説明す
る。図２において、１７は位相検出器であり、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を算出する。次に、１８は余
弦単位成分検出器であり、位相検出器１７から供給され
る位相値θの余弦単位成分ｃｏｓθを抽出して出力す
る。また、１９は、この余弦単位成分ｃｏｓθと指令値
ａ^* の振幅Ａ^* とを乗算し、前記式（１）により示され
る操作値ａ^* を再生して出力する乗算器である。

【００１９】上記瞬時指令値作成器１３は、指令値ａ^*
の振幅値Ａ^* および周波数Ｆ^* が供給されると、これら
から指令値ａ^* を作成する。作成された指令値ａ^* と検
出信号ａとの偏差が偏差検出器１４において検出され、
同偏差量が偏差増幅器１５において増幅され、操作値ｂ
₀ ^* として操作値合成器１６に供給される。

【００２０】Ｂ：実施例の動作 次に、上記構成による実施例の動作について説明する。基本的動作 制御装置１０に振幅Ａ^* および周波数Ｆ^* が供給される
とともに、検出器５から検出信号ａが帰還されると、操
作値合成器１６において、高周波制御部１１から出力さ
れる操作値ｂ₁ ^* と低周波制御部１２とから出力される
操作値ｂ₀ ^* とが加算され、操作値ｂ^* が算出される。
この操作値ｂ^* に基づいて、ベクトル制御インバータ２
において、誘導モータ３に印加する電圧波形が制御さ
れ、同誘導モータ３の出力が、エンジンに代わる動力と
して駆動系４（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、検出信号ａが検出器５を介して
制御装置１０に帰還される。次に、周波数Ｆ^* が高い場
合と低い場合とに分けて高周波制御部１１と低周波制御
部１２の動作を説明する。

【００２１】周波数Ｆ^* が高い場合の動作 高周波制御部１１においては、検出信号ａがフーリエ変
換器６に供給され、ここで、周波数Ｆ^* に対する振幅Ａ
が算出される。この振幅Ａは、偏差算出器７に供給さ
れ、ここで、振幅Ａ^* と振幅Ａとの偏差が算出される。
この偏差量が偏差増幅器８により増幅されて指令振幅Ｂ
^* とされた後、フーリエ逆変換器９において操作値ｂ₁ ^*
が算出される。

【００２２】一方、低周波制御部１２においては、瞬時
指令値作成器１３において再作成された指令値ａ^* と、
検出信号ａとが偏差検出器１４に供給され、ここで、両
者の偏差が検出される。ところで、上述した高周波制御
部１１は、図４に示す制御装置１と同様に、周波数Ｆ^*
が高い場合には、十分に検出信号ａを指令値ａ^* に追従
させることができる。したがって、偏差検出器１４には
偏差がほとんど現れない。このために、偏差増幅器１５
から出力される操作値ｂ₀ ^* は０に近い値となる。すな
わち、周波数Ｆ^* が高い場合において、高周波制御部１
１が支配的に作動する。

【００２３】周波数Ｆ^* が低い場合の動作 周波数Ｆ^* が低い場合には、図３に示す周期（１／Ｆ
^* ）が長くなる。こうした場合、フィードバック制御系
における位相遅れを無視し得るので、低周波制御部１２
は、同図に示す偏差Δａを０とするように制御すること
ができる。ここで、上記低周波制御部１２の動作を図１
を参照して以下に説明する。瞬時指令値作成器１３にお
いて作成された指令値ａ^* と、検出信号ａとが偏差検出
器１４に供給され、ここで、両者の偏差が検出される。
検出された偏差は偏差増幅器１５において増幅され、操
作値ｂ₀ ^* として出力される。

【００２４】一方、高周波制御部１１においては、検出
信号ａがフーリエ変換器６に供給され、ここで、周波数
Ｆ^* に対する振幅Ａが算出される。この振幅Ａは、偏差
算出器７に供給され、ここで、振幅Ａ^* と振幅Ａとの偏
差が算出される。しかしながら、低周波制御部１２の動
作により、フーリエ変換器６に供給される検出信号ａは
指令値ａ^* を十分に追従するものとなっているために、
偏差算出器７において算出される偏差量は０に近い値と
なる。このために、フーリエ逆変換器９において算出さ
れる操作値ｂ₁ ^* は０に近い値となる。すなわち、周波
数Ｆ^* が低い場合において、低周波制御部１２が支配的
に作動する。

【００２５】上述したように周波数Ｆ^* が高い場合にお
いては、高周波制御部１１が支配的に作動している。す
なわち、（操作値ｂ₀ ^* ）＜（操作値ｂ₁ ^* ）という関係
になっている。ここで、周波数Ｆ^* を高い領域から低い
領域に移行させると、これに応じて、高周波制御部１１
のみの制御では、検出信号ａが指令値ａ^* に十分に追従
しなくなる。したがって、低周波制御部１２の偏差検出
器１４において検出される指令値ａ^* と検出信号ａとの
偏差が徐々に大きくなり、操作値ｂ₀ ^* が増大し、（操
作値ｂ₀ ^* ）＞（操作値ｂ₁ ^* ）という関係が成立する。
すなわち、低周波制御部１２が支配的に作動することに
なる。

【００２６】以上説明したように、周波数Ｆ^* が高い領
域においては高周波制御部１１、周波数Ｆ^* が低い領域
においては低周波制御部１２が支配的に動作するため
に、周波数Ｆ^* の帯域に依存せずに、検出信号ａを指令
値ａ^* に十分に追従させることが可能である。なお、上
述した一実施例においては、誘導モータ３の回転軸にお
けるトルク値を制御量としたが、例えば回転数等、トル
ク値以外の特性量を制御量とすることも可能である。ま
た、制御量を駆動系４の回転軸におけるトルクや回転
数、または回転角等とすることも可能である。さらに、
制御対象を、ベクトル制御インバータ２，誘導モータ３
および駆動系４以外のものとすることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
瞬時指令値発生手段は、与えられた振幅および周波数か
ら前記指令値を発生し、第１の偏差出力手段が、この発
生された指令値と前記制御量との第１の偏差を検出する
とともに、第１の偏差に応じた第１の操作値を出力する
ために、周波数が低い領域にある場合、第１の操作値に
より制御対象を制御することができる。一方、フーリエ
変換手段が指令値の周波数成分に対応する制御量の振幅
を算出し、第２の偏差出力手段が指令値の振幅と制御量
の振幅との第２の偏差を発生する。そして、フーリエ逆
変換手段が、この第２の偏差に応じて第２の操作値を発
生するために、指令値の周波数が高い領域にある場合、
第２の操作値により制御対象を制御することができる。
そして、加算手段が、前記第１および第２の操作値とを
加算し、これを制御対象に供給するために、指令値の周
波数に依存することなく、制御系の応答特性を改善する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における振動制御装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図２】瞬時指令値作成器１３の概略構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】指令値ａ^* と検出信号ａとの間に見られる一般
的な関係を示す図である。

【図４】従来の振動制御装置の概略構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

２……ベクトル制御インバータ（制御対象）、 ３……誘導モータ（制御対象）、 ６……フーリエ変換器（フーリエ変換手段）、 ７……偏差算出器（第２の偏差出力手段）、 ８……偏差増幅器（第２の偏差出力手段）、 ９……フーリエ逆変換器（フーリエ逆変換手段）、 １１……高周波制御部、 １２……低周波制御部、 １６……操作値合成器（加算手段）、 １３……瞬時指令値作成器（瞬時指令値発生手段）、 １４……偏差検出器（第１の偏差出力手段）、 １５……偏差増幅器（第１の偏差出力手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指令振幅と指令周波数とに対応する三角
   関数波である指令値を発生する瞬時指令値発生手段と、 制御対象より帰還される制御量と前記指令値との第１の
   偏差を検出し、該第１の偏差に対応する第１の操作値を
   出力する第１の偏差出力手段と、 前記制御量の前記指令周波数成分に関する制御量振幅を
   算出するフーリエ変換手段と、 前記指令振幅と前記制御量振幅との第２の偏差を検出
   し、該第２の偏差に対応する量を出力する第２の偏差出
   力手段と、 前記第２の偏差に対応する量を逆フーリエ変換して第２
   の操作値を算出するフーリエ逆変換手段と、 前記第１の操作値と前記第２の操作値とを加算した操作
   値を前記制御対象に供給する加算手段とを具備すること
   を特徴とする振動制御装置。