電動機控制常數計算裝置的制作方法

本發明涉及一種電動機控制常數計算裝置，對設定于電動機控制裝置的恰當的電動機控制常數進行計算，以得到所希望的響應特性。

背景技術：

在電動機速度控制中，為了提高速度響應性以及對伴隨負載變動而產生的速度變動進行抑制的魯棒性，需要增大控制增益。然而，由于從編碼器或旋轉變壓器獲得的電動機速度信號中包含噪聲，因此在增大控制增益的情況下，噪聲會被放大，從而電動機速度的穩定性有所下降。因此，若僅僅增大控制增益，則所能達到的控制性能有限。

為了避免上述情況，一般采取如下方法：通過插入低通濾波器(LPF)來降低電動機速度信號的噪聲。然而，通過降低LPF的截止頻率，從而降噪效果越高，則電動機速度信號的相位越延遲，速度響應性越差。

如上所述，為了提高控制性能，必須考慮控制增益、LPF的截止頻率之間的權衡關系，來決定設定于電動機控制裝置所需的恰當的電動機控制常數。

此處，以往為了避免由于上述權衡關系而采用試錯法來決定電動機控制常數，提出了如下方法：僅提供一個用于規定所希望的響應速度的參數來自動計算電動機控制常數(例如參照專利文獻1)。

具體而言，在專利文獻1所記載的現有技術中，若給出目標響應頻率ω_f作為用于規定所希望的響應速度的參數，則自動決定電動機控制常數。此外，作為該現有技術的對象的電動機控制常數是電動機控制裝置的位置控制部內的位置循環增益、速度控制部內的速度循環增益及速度積分時間常數、轉矩濾波器部內的濾波常數、電流控制部內的電流循環增益以及電流積分時間常數、以及速度信號生成部(即LPF)內的濾波器時間常數。

另外，專利文獻1中，將速度控制循環考慮為僅由速度循環增益及電動機負載慣量來表示的二次系統，決定速度循環增益，以使得從目標速度(速度指令)到電動機速度(實際速度)為止的范圍的傳遞函數的特性方程式有重根。此外，用于決定濾波器時間常數的計算式基于控制系統的穩定條件及重復多次進行的實驗，采用試錯法來規定。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第3561911號公報

技術實現要素：

發明所要解決的技術問題

然而，在現有技術中存在如下問題。

專利文獻1所記載的現有技術中，忽視降低電動機速度信號的噪聲的LPF，來決定速度循環增益。因此，利用所決定的速度循環增益來最終插入LPF以控制電動機的情況下，實際上速度響應性會比決定時所給的目標響應頻率ω_f要差。也就是說，存在如下問題：所決定的速度循環增益未必就是恰當的電動機控制常數。

另外，在專利文獻1所記載的現有技術中，用于決定濾波器時間常數的計算式通過試錯法來規定。其結果是，存在如下問題：因使用者(操作人員)的能力參差不齊，而使得最佳的電動機控制常數產生偏差，或決定恰當的濾波器時間常數所需的工序數變多。

本發明為解決上述問題而得以完成，其目的在于提供一種電動機控制常數計算裝置，其能自動計算并決定用于獲得所希望的響應特性的恰當的電動機控制常數，而不會因使用者的能力參差不齊，而產生偏差，或使得工序數變多。

解決技術問題所采用的技術方案

本發明中的電動機控制常數計算裝置對電動機控制裝置計算用于電動機得到所希望的響應特性的電動機控制常數，所述電動機控制裝置具備：目標速度指令發生部，該目標速度指令發生部作為對于電動機的速度指令產生目標速度；第1LPF，該第1LPF對從目標速度指令發生部輸入的目標速度的信號波形進行濾波處理；第2LPF，該第2LPF減少從電動機檢測出的電動機速度的信號波形的噪聲；速度偏差計算部，該速度偏差計算部計算通過第1LPF的目標速度與通過第2LPF的電動機速度之間的偏差；電動機目標轉矩計算部，該電動機目標轉矩計算部基于偏差來計算電動機所產生的目標轉矩；以及電動機施加電壓計算部，該電動機施加電壓計算部基于目標轉矩計算施加至電動機的電壓，并輸出至電動機，所述電動機控制常數計算裝置包括：目標響應時間常數輸入部，該目標響應時間常數輸入部用于輸入并設定規定響應速度的目標響應時間常數，以達到所希望的響應特性；波形參數輸入部，該波形參數輸入部用于輸入并設定規定響應波形的波形參數，以達到所希望的響應特性；電動機負載慣性輸入部，該電動機負載慣性輸入部用于輸入并設定電動機的電動機負載慣性；標準化時間常數計算部，該標準化時間常數計算部基于從波形參數輸入部獲取的波形參數來計算標準化時間常數；電動機控制常數計算部，該電動機控制常數計算部基于從目標響應時間常數輸入部獲取的目標響應時間常數、從波形參數輸入部獲取的波形參數、從標準化時間常數計算部獲取的標準化時間常數、以及從電動機負載慣性輸入部獲取的電動機負載慣性，來計算濾波器時間常數、比例增益以及積分增益，以作為用于對第1LPF、第2LFP及電動機目標轉矩計算部設定的電動機控制常數。

發明效果

根據本發明，具備如下結構：基于從目標響應時間常數輸入部獲取的目標響應時間常數、從波形參數輸入部獲取的波形參數、從標準化時間常數計算部獲取的標準化時間常數以及從電動機負載慣性輸入部獲取的電動機負載慣性，來自動計算設定至電動機控制裝置的電動機控制常數。由此，能獲得一種電動機控制常數計算裝置，其能自動計算并決定用于獲得所希望的響應特性的恰當的電動機控制常數，而不會因使用者的能力參差不齊，而產生偏差，或使得工序數變多。

附圖說明

圖1是表示本發明的實施方式1中包含電動機控制常數計算裝置的電動機控制系統的整體結構的框圖。

圖2是表示本發明的實施方式2中的電動機控制常數計算裝置的結構的框圖。

圖3是表示本發明的實施方式3中的電動機控制常數計算裝置的結構的框圖。

圖4是表示本發明的實施方式4中的電動機控制常數計算裝置的結構的框圖。

圖5是表示本發明的實施方式4中由電動機控制常數計算裝置的標準化波形顯示部所顯示的響應波形的一個示例的說明圖。

圖6是表示本發明的實施方式5中的電動機控制常數計算裝置的結構的框圖。

圖7是表示本發明的實施方式6中包含電動機控制常數計算裝置的電動機控制系統的結構的框圖。

具體實施方式

下面，利用附圖對本發明的電動機控制常數計算裝置的優選實施方式進行說明。此外，在附圖的說明中，對同一要素付上同一標號，并省略重復說明。

實施方式1

圖1是表示本發明的實施方式1中包含電動機控制常數計算裝置200的電動機控制系統的整體結構的框圖。

圖1中，電動機控制系統包括：電動機10；與電動機10相連并從電動機10獲取電動機速度信號的檢測器20；控制電動機10的驅動的電動機控制裝置100；對用于設定于電動機控制裝置100的最佳電動機控制常數進行計算的電動機控制常數計算裝置200。

電動機控制裝置100具有：目標速度指令發生部101、第1LPF102、速度偏差計算部103、電動機目標轉矩計算部104、電動機施加電壓計算部105、第2LPF106、電動機控制常數保存部107以及第1通信I/F108。

目標速度指令發生部101產生目標速度ω_ref以作為對于電動機10的速度指令，并經由第1LPF102輸出至速度偏差計算部103。因此，目標速度ω_ref在通過第1LPF102后輸入至速度偏差計算部103中，該目標速度ω_ref的信號波形根據濾波器時間常數進行過濾波處理。此外，下述中，通過第1LPF102后的目標速度ω_ref被特別標記為目標速度ω_ref’。

此處，第1LPF102的傳遞函數F_ref(s)利用比例增益K_vp、積分增益K_vi以及第1LPF102的時間常數(濾波器時間常數)τ_LPF例如如下式(A)所示。

[數學式1]

檢測器20檢測電動機10的位置，并基于檢測結果將電動機10的電動機速度ω(實際速度)作為電動機速度信號進行輸出。另外，從檢測器20輸出的電動機速度ω經由第2LPF106而輸入至速度偏差計算部103。因此，速度偏差計算部103中輸入有電動機速度ω，該電動機速度ω通過第2LPF102后信號波形的噪聲被去除。此外，下述中，通過第2LPF102后的電動機速度ω被特別標記為電動機速度ω’。由此，檢測器20所輸出的電動機速度ω被輸入至第2LPF106，以電動機速度ω’的形式被反饋至速度偏差計算部103。

此處，第2LPF102的傳遞函數F_LPF(s)利用第2LPF106的時間常數(濾波器時間常數)τ_LPF例如如下式(B)所示。

[數學式2]

速度偏差計算部103計算所輸入的目標速度ω_ref’與電動機速度ω’的偏差、即速度偏差e_ω(＝ω_ref’-ω’)，并輸出至電動機目標轉矩計算部104。

電動機目標轉矩計算部104利用所輸入的速度偏差e_ω，計算電動機10的目標轉矩T_ref。另外，電動機目標轉矩計算部104將所計算出的目標轉矩T_ref輸出至電動機施加電壓計算部105。

此處，電動機目標轉矩計算部104的傳遞函數CFB(s)利用比例增益K_vp及積分增益K_vi例如如下式(C)所示。

[數學式3]

電動機施加電壓計算部105計算應當施加于電動機10的電壓，使得電動機10所產生的轉矩T跟隨所輸入的目標轉矩T_ref，并將該電壓輸出至電動機10。

電動機控制常數保存部107中保存有比例增益K_vp、積分增益K_vi以及濾波器時間常數τ_LPF，以作為為獲得所希望的響應特性而由電動機控制常數計算裝置200所自動算出的恰當的電動機控制常數。

第1LPF102、電動機目標轉矩計算部104以及第2LPF106獲取保存在電動機控制常數保存部107中的電動機控制常數。由此，電動機控制常數計算裝置200自動算出的恰當的電動機控制常數被設定至第1LPF102、電動機目標轉矩計算部104以及第2LPF106。

電動機控制常數計算裝置200具有：目標響應時間常數輸入部201、電動機控制常數計算部202、波形參數輸入部203、標準化時間常數計算部204、電動機控制常數顯示部205、電動機負載慣性輸入部206以及第2通信I/F207。另外，電動機控制常數計算部202包含濾波器時間常數計算部202a及速度控制常數計算部202b。

目標響應時間常數輸入部201用于輸入并設定規定響應速度的目標響應時間常數τ_d，以使得電動機10達到所希望的響應特性。另外，波形參數輸入部203用于輸入并設定規定響應波形的波形參數γ₁、γ₂，以使得電動機10達到所希望的響應特性。

此外，電動機負載慣性輸入部206用于輸入并設定與電動機10的負載特性相對應的電動機負載慣性J。通過如上述那樣具備目標響應時間常數輸入部201、波形參數輸入部203以及電動機負載慣性輸入部206，從而使用者能夠靈活地將所希望的目標響應時間常數τ_d、波形參數γ₁、γ₂以及電動機負載慣性J設定于電動機控制常數計算部202。

標準化時間常數計算部204基于從波形參數輸入部203獲取到的波形參數γ₁、γ₂來計算標準化時間常數τ_s，并輸出至電動機控制常數計算部202。此處，說明標準化時間常數τ_s的計算方法。電動機控制裝置100中，從目標速度ω_ref到電動機速度ω的傳遞函數G(s)如下式所示。

[數學式4]

此外，波形參數γ₁、γ₂以及τ_e由下式定義。

[數學式5]

通過采用上述算式，能將傳遞函數G(s)改寫為下式。

[數學式6]

因此，能夠將τ_es視作新的變量，將傳遞函數G(s)視為G(τ_es)。傳遞函數G(τ_es)的響應波形由分母多項式的系數決定，這由波形參數γ₁、γ₂的值唯一確定。另外，響應波形在時間方向的尺度取決于變量τ_es，因此響應速度由τ_e而定。基于上述，將變量τ_es替換成s’，以τ_e對時間軸進行標準化而得的傳遞函數設為Gn(s’)，將計算該階躍響應的時間常數而得的值設為標準化時間常數τ_s。此外，標準化時間常數τ_s與波形參數γ₁、γ₂的組合一一對應。

傳遞函數Gn(s’)利用波形參數γ₁、γ₂如下式(D)所示。

[數學式7]

電動機控制常數計算部202計算比例增益K_vp、積分增益K_vi以及濾波器時間常數τ_LPF，以作為用于設定至電動機控制裝置100的電動機控制常數，并輸出至電動機控制裝置100。此外，本實施方式1中，從所示例的上式(A)～(C)所表示的各傳遞函數可知示例出如下情況：即，計算用于設定至第1LPF102的比例增益K_vp、積分增益K_vi以及濾波器時間常數τ_LPF、用于設定至第2LPF106的時間常數τ_LPF、以及用于設定至電動機目標轉矩計算部104的比例增益K_vp以及積分增益K_vi的情況。

濾波器時間常數計算部202a基于從目標響應時間常數輸入部201獲取的目標響應時間常數τ_d、從波形參數輸入部203獲取的波形參數γ₁、γ₂以及從標準化時間常數計算部204獲取的標準化時間常數τ_s，計算出滿足下式(E)的濾波器時間常數τ_LPF。

[數學式8]

此處，說明導出上式(E)的方法。對于標準化時間常數τ_s，表示實際時間的響應的傳遞函數G(s)的時間常數為τ_eτ_s。因此，為了達成目標響應時間常數τ_d，濾波器時間常數τ_LPF所需滿足的條件如下式。

[數學式9]

τ_d≥τ_eτ_s＝τ_LPFγ₁γ₂τ_s

通過對上式進行變形而獲得上式(E)。

另外，濾波器時間常數計算部202a也基于所計算出的濾波器時間常數τ_LPF并根據下式(F)一并計算截止頻率f_LPF來作為電動機控制常數。

[數學式10]

速度控制常數計算部202b基于從波形參數輸入部203獲取的波形參數γ₁、γ₂、從電動機負載慣性輸入部206獲取的電動機負載慣性J以及從濾波器時間常數計算部202a獲取的濾波器時間常數τ_LPF，并根據下式(G)、(H)計算出比例增益K_vp以及積分增益K_vi。

[數學式11]

由此，電動機控制常數計算部202所計算出的比例增益K_vp、積分增益K_vi以及濾波器時間常數τ_LPF經由第2通信I/F207及第1通信I/F108而被輸入至電動機控制常數保存部107。由此，電動機控制常數計算部202自動算出的上述電動機控制常數被電動機控制常數保存部107設定至第1LPF102、電動機目標轉矩計算部104以及第2LPF106。

電動機控制常數顯示部205顯示電動機控制常數計算部202所計算出的電動機控制常數。由此，用戶能立刻用肉眼確認電動機控制常數計算部202所計算出的電動機控制常數的具體數值。

如上所述，根據本實施方式1，具備如下結構：基于從目標響應時間常數輸入部獲取的目標響應時間常數、從波形參數輸入部獲取的波形參數、從標準化時間常數計算部獲取的標準化時間常數以及從電動機負載慣性輸入部獲取的電動機負載慣性，來自動計算設定至電動機控制裝置的電動機控制常數。

此外，理論上通過設定γ₁≧1.5、γ₂≧1.5，來保證傳遞函數G(s)的穩定性。從振動以及過沖的角度來看，從經驗上來看，通過設定γ₁＝2.5、γ₂＝2，能獲得良好的響應波形。一般而言，與響應速度不同，無論電動機速度控制的目的是什么，響應波形的所希望的形狀都有一定限制，因此優選為，用戶預先對波形參數輸入部203設定默認值為γ₁＝2.5、γ₂＝2附近。此外，若電動機負載慣性J為固定，則優選為將該固定的電動機負載慣性J作為默認值設定于電動機負載慣性輸入部206。根據本發明，響應速度能夠利用目標響應時間常數τ_d，響應波形能夠利用波形參數γ₁、γ₂來獨立調整，因此若預先設定波形參數γ₁、γ₂、電動機負載慣性J的默認值，則用戶僅提供目標響應時間常數τ_d就能獲得實現所希望的響應特性的電動機控制常數。

由此，能自動計算并決定用于獲得所希望的響應特性的恰當的電動機控制常數，而不會因使用者的能力參差不齊，而產生偏差，或使得工序數變多。另外，即使不是熟練工，任何人也都能夠方便地對電動機控制裝置設定恰當的電動機控制常數，而無需采用試錯法。其結果是，能夠防止因使用者的能力參差不齊而產生控制性能偏差，并能大幅度地減少設定作業所需的開發工序數。

此外，基于使得上式(E)的等號成立而計算出的濾波器時間常數τ_LPF，并根據上式(F)來計算出截止頻率f_LPF的情況下(即，f_LPF＝τ_sγ₁γ₂/2πτ_d的情況下)，能獲得以下效果。

也就是說，第2LPF106的截止頻率f_LPF在電動機10的響應特性能達到目標響應時間常數τ_d的范圍內，理論上成為最小。因此，能夠獲得達成所希望的響應特性并能盡可能地減少噪聲的電動機速度控制系統。

實施方式2

本發明的實施方式2中的電動機控制常數計算裝置200與上述實施方式1中的電動機控制常數計算裝置200的結構(圖1)的不同點如下。也就是說，在與上述實施方式1中的電動機控制常數計算裝置200相同的結構的基礎上，還添加有斜坡響應規格輸入部208。因此，以下以上述不同點為重點進行說明。

圖2是表示本發明的實施方式2中的電動機控制常數計算裝置200的結構的框圖。

斜坡響應規格輸入部208用于輸入并設定斜坡響應的目標加速度a_ref、對于斜坡響應的目標加速度的穩態偏差的絕對值e_ss的容許值e_ramp作為斜坡響應規格，以使得電動機10達到所希望的斜坡響應特性。由此，由于還具備斜坡響應規格輸入部208，因而用戶除了能靈活地將所希望的目標響應時間常數τ_d、波形參數γ₁、γ₂以及電動機負載慣性J設定于電動機控制常數計算部202，還能將所希望的斜坡響應規格靈活地設定于電動機控制常數計算部202。此外，還能進一步基于斜坡響應規格自動計算并決定用于獲得所希望的響應特性的恰當的電動機控制常數。

也就是說，濾波器時間常數計算部202a基于從目標響應時間常數輸入部201獲取的目標響應時間常數τ_d、從波形參數輸入部203獲取的波形參數γ₁、γ₂、從標準化時間常數計算部204獲取的標準化時間常數τ_s以及從斜坡響應規格輸入部208獲取的目標加速度a_ref及容許值e_ramp，計算出滿足下式(I)的濾波器時間常數τ_LPF。

[數學式12]

此外，對上式(I)的右邊進行補充說明，min(τ_d/τ_sγ₁γ₂，e_ramp/|a_ref|γ₁γ₂)表示將τd/τ_sγ₁γ₂與e_ramp/|a_ref|γ₁γ₂的值分別進行比較，并取較小一方的值。

此外，導出上式(I)的方法如下所示。從目標速度ω_ref到電動機速度ω的傳遞函數G(s)中，將目標加速度設為a_ref時的斜坡響應的穩態偏差的絕對值e_ss如下式所示。

[數學式13]

e_ss＝|a_ref|τ_LPFγ₁γ₂

如上式所示，獲得為將斜坡響應的穩態偏差的絕對值e_ss抑制到容許值e_ramp以下而需要濾波器時間常數τ_LPF所滿足的條件，進一步與目標響應時間常數τ_d所相關的條件式(E)相組合，從而能獲得上式(I)。

濾波器時間常數計算部202a基于上述計算出的濾波器時間常數τ_LPF并根據上式(F)計算出截止頻率f_LPF。

另外，速度控制常數計算部202a基于上述計算出的濾波器時間常數τ_LPF并根據上式(G)、(H)計算出比例增益K_vp及積分增益K_vi。由此，在本實施方式2中，能夠進一步考慮目標響應速度及斜坡響應規格來計算恰當的電動機控制常數。

如上所述，根據本實施方式2，相對于上述實施方式1，還具備斜坡響應規格輸入部，其中，該斜坡響應規格輸入部是用于為了使得電動機具有所希望的斜坡響應特性，而輸入并設定斜坡響應的目標加速度和相對于目標加速度的穩態偏差的容許值作為斜坡響應規格，并且該電動機控制常數計算裝置采用基于從斜坡響應規格輸入部獲得的斜坡響應規格來計算電動機控制常數的結構。

由此，能夠將根據目標響應速度及斜坡響應規格而算出的恰當的電動機控制常數設定至電動機控制裝置。

此外，基于使得上式(I)的等號成立而計算出的濾波器時間常數τ_LPF，并根據上式(F)來計算出截止頻率f_LPF的情況下，能獲得以下效果。

也就是說，在電動機10的響應特性處于將目標響應時間常數τ_d考慮在內并將相對于斜坡響應的目標加速度的穩態偏差的絕對值e_ss的容許值e_ramp考慮在內的范圍內時，第2LPF106的截止頻率f_LPF理論上成為最小。因此，所獲得的電動機速度控制系統能夠將所希望的速度響應性及斜坡響應規格作為所希望的響應特性考慮在內，并能盡可能地減少噪聲。

實施方式3

本發明的實施方式3中的電動機控制常數計算裝置200與上述實施方式1中的電動機控制常數計算裝置200的結構(圖1)的不同點如下。也就是說，在與上述實施方式1中的電動機控制常數計算裝置200相比，具有濾波器時間常數輸入部209以替代目標響應時間常數輸入部201，具有目標響應時間常數計算部202c以替代濾波器時間常數計算部202a。因此，以下以上述不同點為重點進行說明。

圖3是表示本發明的實施方式3中的電動機控制常數計算裝置200的結構的框圖。另外，以不像上述實施方式2那樣設定斜坡響應規格為前提，目標響應時間常數τ_d與濾波器時間常數τ_LPF從上式(E)可知，具有一對一的關系。因此，能夠將電動機控制常數計算裝置200構成為圖3所示的結構。

濾波器時間常數輸入部209用于輸入并設定使得電動機10具有所希望的響應特性的濾波器時間常數τ_LPF。由此，通過具備濾波器時間常數輸入部209以替代目標響應時間常數輸入部201，從而用戶能夠靈活地將所希望的濾波器時間常數τ_LPF設定于電動機控制常數計算部202。

目標響應時間常數計算部202c基于從濾波器時間常數輸入部209獲取的濾波器時間常數τ_LPF、從波形參數輸入部203獲取的波形參數γ₁、γ₂以及從標準化時間常數計算部204獲取的時間常數τ_s，計算出滿足下式(J)的目標響應時間常數τ_d。

[數學式14]

τ_d≥τ_LPFτ_sγ₁γ₂ …(J)

另外，速度控制常數計算部202b基于從濾波器時間常數輸入部209獲取的濾波器時間常數τ_LPF并根據上式(G)、(H)計算出比例增益K_vp及積分增益K_vi。

如上所述，根據本實施方式3，相對于上式實施方式1，采用如下結構：基于從濾波器時間常數輸入部獲取的濾波器時間常數、從波形參數輸入部獲取的波形參數、從標準化時間常數計算部獲取的標準化時間常數以及從電動機負載慣性輸入部獲取的電動機負載慣性，來自動計算設定至電動機控制裝置的電動機控制常數。

由此，能夠優選考慮降噪來輸入并設定濾波器時間常數τ_LPF，獲得與上述實施方式1相同的效果。

此外，在計算τ_d來使得上式(J)的等號成立的情況下(即、τ_d＝τ_LPFτ_sγ₁γ₂的情況下)，能獲得以下效果。

也就是說，目標響應時間常數τ_d在從濾波器時間常數輸入部209獲取的濾波器時間常數τ_LPF被設定為第2LPF106的時間常數的情況下所能達成的范圍內，成為理論上最小。因此，在想要相比響應速度更優先降噪來設定電動機控制常數的情況下，本實施方式3有效。

例如，在將電動機用作為車輛的推進裝置的情況下，一般將旋轉變壓器用作為電動機旋轉角度的檢測器。然而，存在如下問題：會因旋轉變壓器的安裝誤差或電路的特性而使得與電動機旋轉角度同步的脈動(旋轉變壓器的脈動)與旋轉變壓器的輸出相疊加。另外，旋轉變壓器的脈動出現在與電動機旋轉角度同步的頻率上。因此，通過將該頻率考慮在內對濾波器時間常數輸入部209輸入并設定濾波器時間常數τ_LPF，從而所得到的電動機速度控制系統能在優先降低脈動影響的基礎上，具有所能達到的最優速度響應性。

實施方式4

本發明的實施方式4中的電動機控制常數計算裝置200與上述實施方式1中的電動機控制常數計算裝置200的結構(圖1)的不同點如下。也就是說，在與上述實施方式1中的電動機控制常數計算裝置200相同的結構的基礎上，還添加有標準化波形顯示部210。因此，以下以上述不同點為重點進行說明。

圖4是表示本發明的實施方式4中的電動機控制常數計算裝置200的結構的框圖。

根據本發明，響應速度能夠利用目標響應時間常數τ_d來獨立調整，響應波形能夠利用波形參數γ₁、γ₂來獨立調整。

因此，通過使輸入并設定至波形參數輸入部203的波形參數γ₁、γ₂變化，從而能在滿足目標響應速度的情況下，獨立設定階躍響應中的振動程度以及過沖程度。

標準化波形顯示部210基于從波形參數輸入部203獲取到的波形參數γ₁、γ₂來顯示相對于Gn(s’)的響應波形，該Gn(s’)通過以τ_e對從目標速度ω_ref到電動機速度ω的傳遞函數G(s)的時間軸進行標準化而得到。

因此，通過用戶在使輸入并設定至波形參數輸入部203的波形參數γ₁、γ₂變化的同時確認標準化波形顯示部210的顯示，從而能通過視覺來選擇實現理想的響應波形的波形參數γ₁、γ₂。另外，由于能如此通過視覺來選擇波形參數γ₁、γ₂，因此能在滿足所希望的響應特性(目標響應速度、斜坡響應規格)的情況下，容易地調整振動及過沖的程度。

此處，參照圖5，對由標準化波形顯示部210顯示的響應波形的一個示例進行說明。圖5是表示本發明的實施方式4中由電動機控制常數計算裝置200的標準化波形顯示部210所顯示的響應波形的一個示例的說明圖。此外，圖5中，作為對于傳遞函數Gn(s’)的響應波形的具體示例，示例出對于該傳遞函數的階躍響應的響應波形。

此外，圖5(a)中，示出了用戶在將波形參數γ₂固定為γ₂＝2的狀態下，使波形參數γ₁變化的同時輸入到波形參數輸入部203的情況下顯示出的各個響應波形。另外，圖5(b)中，將圖5(a)的響應波形中的目標值附近放大。

如上所述，根據本實施方式4，相比上述實施方式1～3還具備標準化波形顯示部，其基于從波形參數輸入部獲取的波形參數來顯示對于傳遞函數Gn(s’)的響應波形。

由此，能夠在確認標準化波形顯示部的顯示的同時用肉眼選擇波形參數，并且能夠容易地調整速度控制時的振動及過沖的程度，而無關乎實際時間的響應速度。

實施方式5

本發明的實施方式5中的電動機控制常數計算裝置200與上述實施方式1中的電動機控制常數計算裝置200的結構(圖1)的不同點如下。也就是說，在與上述實施方式1中的電動機控制常數計算裝置200相同的結構的基礎上，還添加有響應波形顯示部211及數值解析條件輸入部212。因此，以下以上述不同點為中心進行說明。

圖6是表示本發明的實施方式5中的電動機控制常數計算裝置200的結構的框圖。

響應波形顯示部211利用電動機控制常數計算部202所計算出的電動機控制常數、從電動機負載慣性輸入部206獲取的電動機負載慣性J，在輸入至數值解析條件輸入部212的數值解析條件下執行數值解析，顯示電動機10的響應波形作為仿真結果。

數值解析條件輸入部212用于輸入并設定解析條件。由此，通過具備數值解析條件輸入部212，從而用戶能夠靈活地將所希望的數值解析條件設定于響應波形顯示部211。

此外，作為數值解析條件，例如輸入有階躍響應的初始速度及目標速度、斜坡響應的初始速度、目標速度及目標加速度、恒速響應的目標速度、疊加于電動機速度信號的噪聲的振幅、相位以及頻率。

由此，顯示通過響應波形顯示部211執行數值解析而得到的仿真結果。由此，用戶能在電動機控制常數計算部202所計算出的電動機控制常數被設定于電動機控制裝置100的情況下，通過數值解析立刻確認出能否達成所希望的控制性能。

此處，能夠例如以如下形式利用響應波形顯示部211。也就是說，在將電動機用作為車輛的推進裝置的情況下，一般將旋轉變壓器用作為電動機旋轉角度的檢測器。

然而，存在如下問題：會因旋轉變壓器的安裝誤差或電路的特性而使得與電動機旋轉角度同步的脈動與旋轉變壓器的輸出相疊加。另外，旋轉變壓器的輸出信號通過微分轉換成速度信號并用于速度控制，但由于疊加于速度信號的脈動的影響使得提供至電動機的轉矩指令存在振動。其結果是，產生電動機速度發生變動的問題，其大小取決于設定于電動機控制裝置100的電動機控制常數。

因此，作為噪聲，對數值解析條件輸入部212輸入旋轉變壓器脈動的振幅、相位以及頻率，通過響應波形顯示部211的顯示來確認控制性能，從而能在近乎于實際環境的條件下立刻事先驗證電動機10，因此能減少開發工序。

如上所述，根據本實施方式5，相比上述實施方式1～4，構成為還具備：數值解析條件輸入部，該數值解析條件輸入部用于輸入并設定數值解析條件；以及響應波形顯示部，該響應波形顯示部利用電動機控制常數計算部所計算出的電動機控制常數、從電動機負載慣性部獲取的電動機負載慣性，在從數值解析條件部獲取的數值解析條件下執行數值解析，并顯示電動機的響應波形。

由此，能夠直接通過視覺來驗證電動機能否在輸入并設定至數值解析條件輸入部的數值解析條件下達成所希望的控制性能。其結果是，能減少開發工序。

實施方式6

本發明的實施方式6中的電動機控制常數計算裝置200與上述實施方式1中的電動機控制常數計算裝置200的結構(圖1)的不同點如下。也就是說，在與上述實施方式1中的電動機控制常數計算裝置200相同的結構的基礎上，還添加有電動機負載慣性計算部213。因此，以下以上述不同點為重點進行說明。

圖7是表示包含本發明的實施方式6的電動機控制常數計算裝置200的電動機控制系統的結構的框圖。

本實施方式6中，檢測器20經由第1通信I/F108將從電動機10獲取的電動機速度ω輸出至電動機負載慣性計算部213。另外，電動機目標轉矩計算部104將所計算出的目標轉矩T_ref經由第1通信I/F108輸出至電動機負載慣性計算部213。

電動機負載慣性計算部213基于經由第2通信I/F207獲取的電動機速度ω以及目標轉矩T_ref，來計算電動機負載慣性J，并輸出至電動機負載慣性輸入部206。此外，作為電動機負載慣性計算部213計算電動機負載慣性J的計算方法，考慮有各種方法，例如，若將通過對電動機速度ω進行數值微分而得的角加速度設為a，則電動機負載慣性J根據下式(K)來計算得到。此外，下述中，電動機負載慣性計算部213所計算出的電動機負載慣性J被特別標記為電動機負載慣性J’。

[數學式15]

電動機負載慣性輸入部206被重新設定從電動機負載慣性計算部213輸入的電動機負載慣性J’，并將該電動機負載慣性J’輸出至電動機控制常數計算部202。由此，電動機負載慣性輸入部206中逐個更新至此輸入并設定的電動機負載慣性J，電動機負載計算部213所計算出的電動機負載慣性J’被重新設定，更新后的電動機負載慣性J’被輸出至電動機控制常數計算部202。

另外，電動機控制常數計算部202利用由電動機負載慣性輸入部206更新后的電動機負載慣性J’計算電動機控制常數。因此，即使在電動機10的負載變動發生的情況下，電動機控制常數計算部202也能計算出與該負載變動相對應的電動機控制常數。

此處，作為電動機10的負載變動的產生原因的具體示例，例如存在有：將電動機用作為車輛的推進裝置的情況下，因乘客或行李而造成的車重變化、路面摩擦變化、或上坡時受到斜面下方的重力的影響等。然而，根據本實施方式6的結構，電動機控制常數計算部202計算出與負載變動相對應的電動機控制常數。其結果是，能夠基于用于獲得所希望的響應特性的恰當的電動機控制常數，來進行車輛的速度控制。

如上所述，根據本實施方式6，對于上述實施方式1～5，具備結構如下：還具備基于從電動機控制裝置獲取的目標速度及目標轉矩來計算電動機負載慣性的電動機負載慣性計算部，電動機負載慣性輸入部將所輸入并設定的電動機負載慣性逐個更新為電動機負載慣性計算部所計算出的電動機負載慣性，并將更新后的電動機負載慣性輸出至電動機控制常數計算部。

由此，即使在電動機負載慣性發生變動時，也能計算出與負載變動相對應的電動機控制常數。其結果是，通過重新對電動機控制裝置設定其電動機控制常數，從而能基于用于得到所希望的響應特性的恰當的電動機控制常數來進行電動機的控制。

此外，本實施方式6中，也可以在電動機負載計算部202事先已知電動機負載慣性J發生變動時的值的情況下，構成為如下那樣。也就是說，也可以預先計算與多個電動機負載慣性J相對應的電動機控制常數，預先規定電動機負載慣性J與電動機控制常數之間的關聯(例如表格)，并預先存儲于電動機控制常數計算部202的存儲部中。

該情況下，電動機負載慣性計算部202將預先已知的與電動機負載變動相對應的電動機負載慣性J輸出至電動機負載慣性輸入部206，而非從電動機控制裝置100在線獲取電動機速度ω以及目標轉矩T_ref，并重新計算電動機負載慣性J。

通過采用上述結構，電動機控制常數計算部202能直接從存儲部(關聯)中選出事先已知的與電動機負載變動相對應的恰當的電動機控制常數。也就是說，電動機控制常數計算部202能直接從存儲部(關聯)中選出與從電動機負載慣性輸入部206獲取的電動機負載慣性J相對應的恰當的電動機控制常數。

另外，通過將從該存儲部中直接選出的電動機控制常數設定至電動機控制裝置100，從而能基于恰當的電動機控制常數來控制電動機10，而非重新計算電動機負載慣性J并進行電動機負載慣性輸入部206的更新。此外，通過將從該存儲部中直接選出的電動機控制常數設定至電動機控制裝置100，從而即使在因傳感器噪聲或外部干擾等引起的電動機速度信號失真導致難以更新更高精度的電動機負載慣性J的值的情況下，也能基于恰當的電動機控制常數來控制電動機10。

具體而言，例如在將電動機10作為推進裝置的車輛中，變速器的變速桿成為電動機負載變動。另外，變速器所能取得的變速比大多事先已知。為此，預先計算與多個變速比相對應的電動機控制常數，并存儲至電動機控制常數計算部202的存儲部即可。

該情況下，電動機控制常數計算部202能直接從存儲部中選出事先已知的與變速比相對應的恰當的電動機控制常數。因此，在伴隨變速桿的負載變動時，能基于恰當的電動機控制常數來使車輛行駛，而非從電動機控制裝置100在線獲取電動機速度ω以及目標轉矩T_ref，并重新計算電動機負載慣性J。