電動アクチュエータ駆動装置及びこれを備えた制振装置
【課題】駆動指令信号が過大になることに対する対策を適正化した電動アクチュエータ駆動装置を提供する。
【解決手段】周期的信号たる電流指令Ｉ４１の振幅及び位相に対応する振幅情報及び位相情報を有する指令ベクトルに基づいて電流指令Ｉ４１を生成するものであり、指令ベクトルは互いに交わる複数のベクトルで表現され、指令ベクトルを表現する各ベクトルの大きさを示す適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）をそれぞれ算出する係数算出手段４４と、係数算出手段４４により算出される各々の適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づいて電流指令Ｉ４１を生成する指令信号生成手段４５と、所定の条件が成立している場合に電流上限超過信号Ｓ４１を生成して係数算出手段４４に入力する電流超過検出手段４ｃとを有し、係数算出手段４４は、電流上限超過信号Ｓ４１が入力されている間、全ての適応フィルタ係数を電流指令Ｉ４１が制限される方向に修正し、各適応フィルタ係数に対する修正の割合が全ての適応フィルタ係数で同一となるように抜き係数ｋを用いた。
【解決手段】周期的信号たる電流指令Ｉ４１の振幅及び位相に対応する振幅情報及び位相情報を有する指令ベクトルに基づいて電流指令Ｉ４１を生成するものであり、指令ベクトルは互いに交わる複数のベクトルで表現され、指令ベクトルを表現する各ベクトルの大きさを示す適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）をそれぞれ算出する係数算出手段４４と、係数算出手段４４により算出される各々の適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づいて電流指令Ｉ４１を生成する指令信号生成手段４５と、所定の条件が成立している場合に電流上限超過信号Ｓ４１を生成して係数算出手段４４に入力する電流超過検出手段４ｃとを有し、係数算出手段４４は、電流上限超過信号Ｓ４１が入力されている間、全ての適応フィルタ係数を電流指令Ｉ４１が制限される方向に修正し、各適応フィルタ係数に対する修正の割合が全ての適応フィルタ係数で同一となるように抜き係数ｋを用いた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動指令信号を生成して電動アクチュエータに入力することにより電動アクチュエータの駆動を制御する電動アクチュエータ駆動装置に係り、特に駆動指令信号が過大になることに対する対策を適正化した電動アクチュエータ駆動装置及びこれを備えた制振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レシプロモータ等のリニアアクチュエータを始めとする電動アクチュエータを電気的に駆動する際は、可動子の固定子への衝突や、コントローラに対して許容量以上の電流が流れ又は電圧が印加されることによるコントローラの破損等が発生する可能性がある。可動子の固定子への衝突は騒音、異常振動の発生、電動デバイスの寿命劣化につながり、コントローラの破損はデバイスの焼損につながり、何れも未然に防止しなければならない。
【０００３】
このような対策として、電動アクチュエータの駆動を指令する周期的信号である駆動指令信号の電流や電圧等を不具合発生前に制限（クランプ）し、異常処理を行う手法が有効な手立てとして考えられている。
【０００４】
例えば、特許文献１の図２０に示されるものは、エンジン回転数等を入力して、電動アクチュエータたる加振手段に発生させるべき振動の振幅指令値と周波数指令値とを演算により求めて出力する指令値生成部と、前記指令値生成部から出力される振幅指令値と周波数指令値とから決まる印加可能な電流値の上限が周波数毎に定義された振幅上限クランプテーブルと、印加電流生成部とを備えている。印加電流生成部は、前記振幅指令値と前記周波数指令値とを入力し、振幅上限クランプテーブルを参照して、入力した振幅指令値を適切な（可動）範囲に制限するための補正を行い、入力された周波数指令と、この補正（制限）後の振幅指令値とに基づいて、レシプロモータを用いた加振手段に対して印加すべき電流の指令値を求めて出力するものである。そして、リニアアクチュエータの可動子を常に適切な可動範囲内で駆動することで、ストッパへの衝突を避け、衝突音の発生を抑制することができるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２９６２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に示される構成においては、補正（制限）される振幅指令値は、加振手段に印加すべき電流の振幅及び位相に対応する振幅情報及び位相情報を有するベクトルであり、このベクトルを互いに直交する２つのベクトルで表現し、各ベクトルの大きさを実数部及び虚数部という係数で表現して演算に適したものにしている（特許文献１の図１０参照）。
【０００７】
しかしながら、上記で述べた振幅上限クランプテーブルを参照して振幅指令値を制限する具体的構成として、実数部又は虚数部のうち上限を超えたものをカットするクランプ制御を行っていたところ、実数部又は虚数部のうちのいずれか一方のみがクランプされた場合に、補正後の実数部及び虚数部により表現されるベクトルの向きが変わり、駆動指令信号の位相ズレが生じて駆動精度が低減してしまう。
【０００８】
特に、電動アクチュエータを加振手段として用いる制振システムに適用する場合には、制振すべき振動に対して逆相となる振動を加振するにあたり、加振する振動の位相を目的と完全に一致させなければならないという厳格な要求があり、駆動指令信号の位相ズレが制振精度に多大な悪影響を与えてしまう。
【０００９】
本発明は、上記課題を有効に解決した電動アクチュエータ駆動装置およびこれを備えた制振装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１１】
すなわち、本発明の電動アクチュエータ駆動装置は、周期的信号たる駆動指令信号を生成して電動アクチュエータに入力し当該電動アクチュエータを駆動するにあたり、駆動指令信号の振幅及び位相に対応する振幅情報及び位相情報を有する指令ベクトルに基づいて前記駆動指令信号を生成するものであって、前記指令ベクトルは互いに交わる複数のベクトルで表現され、前記指令ベクトルを表現する各ベクトルの大きさを示す係数をそれぞれ算出する係数算出手段と、係数算出手段により算出される各々の係数に基づいて前記駆動指令信号を生成する指令信号生成手段と、所定の条件が成立している場合に絞り込み指令信号を生成して前記係数算出手段に入力する絞り込み指令手段とを具備し、前記係数算出手段は、前記絞り込み指令信号が入力されている間、全ての係数を前記駆動指令信号が制限される方向に修正し、各係数に対する修正の割合が全ての係数で同一であることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、絞り込み指令信号が入力されているときに、指令ベクトルを表現する全ての係数が駆動指令信号を制限する方向に修正され、各係数に対する修正の割合が全ての係数で同一であるので、指令ベクトルの方向が変わることなく指令ベクトルの大きさが駆動指令信号を制限する方向に修正され、この係数に基づいて生成される周期的な駆動指令信号の位相がズレることを回避しつつ、可動子の固定子への衝突やコントローラの破損等を有効に防止することができ、電動アクチュエータの信頼性や耐久性だけでなく駆動精度を有効に向上させることができる。
【００１３】
前記指令信号生成手段で生成される駆動指令信号に更に補正を加える駆動指令補正手段を備える場合には、前記絞り込み指令手段は、補正後の駆動指令信号の振幅値が予め設定した上限値を超過している場合に前記所定の条件が成立しているとすることが有効である。
【００１４】
即応性を向上させるためには、前記絞り込み指令手段は、前記各々の係数により表現される指令ベクトルの大きさが上限値を超過する場合に前記所定の条件が成立しているとすることが効果的である。
【００１５】
電動アクチュエータの駆動精度を更に追求するためには、前記係数算出手段は、１回あたりの前記係数の修正を予め定めた範囲内に留めて前記係数の算出を繰り返すことにより前記係数の修正を段階的に行うものであることが好ましい。
【００１６】
予め定めた範囲とは、駆動指令信号の大幅な変動を抑える趣旨である。
【００１７】
本発明の電動アクチュエータ駆動装置は、電動アクチュエータたる加振手段を通じて制振すべき振動に対して逆相となる振動を発生し振動を制御する制振装置に特に好適に適用が可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以上説明したように、指令ベクトルを表現する全ての係数が駆動指令信号を制限する方向に修正され、各係数に対する修正の割合が全ての係数で同一であるので、駆動指令信号を制限する際に指令ベクトルの向きを変えずに指令ベクトルの大きさを駆動指令信号が制限される方向に修正され、駆動指令信号の位相が所望の位相からズレることを回避して、駆動精度を有効に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る制振装置を車両に適用した模式的な構成図。
【図２】同制振装置を構成するリニアアクチュエータを備えた加振手段の模式的な構成図。
【図３】本発明の一実施形態における基本次数の制振制御に係る構成を示すブロック図。
【図４】適応フィルタ係数とその係数により表現されるベクトルを示す説明図。
【図５】適応フィルタ係数とその係数により表現されるベクトルを示す説明図。
【図６】同実施形態における電流補正部に対応した制振制御に係る構成を示すブロック図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る基本次数の制振制御に係る構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
この実施形態の電動アクチュエータ駆動装置は、周期的信号たる駆動指令信号を生成して電動アクチュエータに入力し電動アクチュエータを駆動するにあたり、駆動指令信号の振幅及び位相に対応する振幅情報及び位相情報を有する指令ベクトルに基づいて駆動指令信号を生成するものであり、制振装置に搭載されている。制振装置は、図１に示すように、自動車等の車両に搭載されるものであり、座席ｓｔ等の制振すべき位置ｐｏｓに設けた加速度センサ等の振動検出手段１と、所定の質量を有する補助質量２ａを振動させることにより相殺振動ｖｉ２を発生する電動アクチュエータたるリニアアクチュエータ２０を用いた加振手段２と、振動発生源ｇｎであるエンジンの点火パルスから取り出される基本周波数ｆから基準波ｅｊθを生成する基準波生成手段３と、振動検出手段１からの振動検出信号ｓｇと前記基準波ｅｊθとを入力し加振手段２に相殺振動ｖｉ２を発生させる適応制御手段４とを有し、車体フレームｆｒｍにマウンタｇｎｍを介して搭載されたエンジン等の振動発生源ｇｎで生じる振動ｖｉ１と加振手段２で発生させる相殺振動ｖｉ２とを制振すべき位置ｐｏｓで相殺させて制振すべき位置ｐｏｓにおける振動を低減するものである。
【００２２】
振動検出手段１は、加速度センサ等を用いてエンジンの主振動方向と同一方向の主振動を検出し、振動検出信号ｓｇ｛＝Ａ１sin（θ＋φ）｝を出力する。
【００２３】
リニアアクチュエータ２０は、図２に示すように、永久磁石を備える固定子２２を車体フレームｆｒｍに固定し、抑制するべき振動方向と同方向の往復動（図２の紙面では上下動）を可動子２３に行わせるようにしたレシプロタイプのものである。ここでは、車体フレームｆｒｍの抑制すべき振動の方向と可動子２３の往復動方向（推力方向）とが一致するように、車体フレームｆｒｍに固定される。可動子２３は補助質量２ａとともに軸２５に取り付けられ、この軸２５は可動子２３及び補助質量２１を推力方向に移動可能なように板バネ２４を介して固定子２２に支持されている。リニアアクチュエータ２０と補助質量２１によって、動吸振器が構成されていることになる。
【００２４】
リニアアクチュエータ２０を構成するコイル（図示せず）に交流電流（正弦波電流、矩形波電流）を流した場合、コイルに所定方向の電流が流れる状態では、磁束が、永久磁石においてＳ極からＮ極に導かれることにより、磁束ループが形成される。その結果、可動子２３は、重力に逆らう方向（上方向）に移動する。一方、コイルに対して所定方向とは逆方向の電流を流すと、可動子２３は、重力方向（下方向）に移動する。可動子２３は、交流電流によるコイルへの電流の流れの方向が交互に変化することにより以上の動作を繰り返し、固定子２２に対して軸２５の軸方向に往復動することになる。これにより、軸２５に接合されている補助質量２１が上下方向に振動することになる。このリニアアクチュエータ２０それ自体のより具体的な構造や動作説明は特許文献１等にも開示されているように公知であるため、詳細は省略する。可動子２３は図示しないストッパによって動作範囲が規制されている。リニアアクチュエータ２０と補助質量２１とによって構成される動吸振器は、アンプ６から出力される電流制御信号ｓｓに基づいて、補助質量２１の加速度を制御して制振力を調節することにより、車体フレームｆｒｍに発生する振動を相殺して振動を低減することができる。
【００２５】
基本次数の基準波生成手段３（３１）は、図３に示すように、基本周波数ｆ[Ｈｚ]から基本次数の基準波ｅｊθである基準正弦波（sinθ）と基準余弦波（cosθ）を生成する。生成される基準正弦波（sinθ）と基準余弦波（cosθ）は何らかの同期信号に対し同期しても、させなくてもどちらでもよい。θ＝ωｔ＝２πｆｔである。
【００２６】
適応制御手段４は、基本次数の振動を制御する基本次数適応制御手段たる基本適応アルゴリズムブロック４ａを主体とする。この基本適応アルゴリズムブロック４ａは、係数算出手段４４と、指令信号生成手段４５とを有し、振動検出信号ｓｇと前記基準波ｅｊθ｛＝（sinθ、cosθ）｝とから基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）＝（Ａ１´cosφ´、Ａ１´sinφ´）を係数算出手段４４により算出して当該基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づき駆動指令信号たる基本次数制振電流指令Ｉ４１を指令信号生成手段４５により生成し、これに基づき後述するアンプ６を介してリニアアクチュエータ２０に電流制御信号ｓｓを入力することで、制振すべき位置ｐｏｓに前記振動発生源ｇｎからの振動に対し逆相となる振動を加振手段２を通じて発生させる。先ず、検出してきた振動検出信号ｓｇ｛＝Ａ１sin（θ＋φ）｝の基本周波数成分の正弦波の逆信号（正逆が反対の信号）を生成する。振動検出信号Ａ１sin（θ＋φ）は収束パラメータμと乗算されたのち、乗算器４１ａ、４１ｂにおいて基準正弦波sinθ、あるいは、基準余弦波cosθと乗算され、積分器４１ｃ、４１ｄにおいて演算毎に前回値Ｚ-１ に加算する形で積分される。その演算結果は、振動検出信号ｓｇの基準正弦波sinθからずれた逆相正弦波ベクトルの収束方向の成分を持つ逆相正弦波のベクトルＶｅ１Ａすなわち適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）＝（Ａ１´cosφ´、Ａ１´sinφ´）として係数算出手段４４により算出される（図４（ａ）参照）。逆相正弦波のベクトルＶｅ１Ａは、図４（ａ）に示すように、互いに直交する複数のベクトルＶｅ２Ａ、Ｖｅ３Ａで表現され、基本次数適応フィルタ係数ＲｅはベクトルＶｅ２Ａの大きさを示し、基本次数適応フィルタ係数ＩｍはベクトルＶｅ３Ａの大きさを示すものである。そして、ベクトルＶｅ１Ａの大きさが振幅に対応し、ベクトルＶｅ１Ａの向き（角度φ’Ａ）が位相に対応している。算出した適用フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に対し、図３に示すように、乗算器４１ｅ、４１ｆにおいてそれぞれ基準正弦波sinθ、基準余弦波cosθを乗算し、その結果を加算器４１ｇにおいて加算することで、振動検出信号ｓｇの逆相正弦波信号として基本次数制振電流指令Ｉ４１｛＝Ａ１´sin（θ＋φ´）｝を指令信号生成手段４５により生成する。積分を繰り返すと、Ａ´、φ´が真値Ａ、φと対応する値に収束するにつれて振動の相殺が進むが、基本周波数ｆや位相θは絶えず変化しているため、常に変化に追従する形で制御が行われる。
【００２７】
このような制御のなかで、過電流によりリニアアクチュエータ２０を構成する可動子２３が固定子２２に設けた図示しないストッパ等へ衝突すると、騒音発生や寿命劣化の原因になることから、制振電流指令Ｉ４１を抑える必要がある。
【００２８】
そこで、本実施形態はさらに、前記基本次数制振電流指令Ｉ４１のピーク電流値Ａ１´を算出する振幅検出手段４ｂと、基本周波数ｆから予め設めた基本次数電流上限値α１を導出し前記基本次数制振電流指令Ｉ４１のピーク電流値Ａ１´が前記基本次数電流上限値α１を超過している場合に基本次数電流上限超過信号Ｓ４１を生成する絞り込み指令手段たる基本次数電流超過検出手段４ｃとを設けている。
【００２９】
振幅検出手段４ｂは、基本次数制振電流指令Ｉ４１の振幅Ａ１´を随時（リアルタイム）に算出するブロックである。生成した基本次数制振電流指令Ｉ４１の波形Ａ１´sin（θ＋φ´）から求めてもよいし、その波形生成前の加算データの二乗和平方根をとっても良い。また、演算量を軽くするために二乗和だけをとり、比較する電流上限値α１を二乗しても良い。基本次数電流超過検出手段４ｃは、基本次数電流上限値α１を電流クランプテーブル４１ｈの形で記憶している。
【００３０】
以上のようにして基本次数電流上限超過信号Ｓ４１が生成されるが、この信号Ｓ４１が出力された際に単にフィルタ等により制振電流指令Ｉ４１をカット（頭切り）することで電流をクランプしたのでは、高調波が発生して、電動アクチュエータの異常駆動といった不具合を引き起こす。また、制振電流指令Ｉ４１を制限する際に、フィルタ係数Ｒｅ、Ｉｍに対して上限を超えたものをカットするクランプ処理を独立して行うと、図４（ｂ）に示すように、フィルタ係数Ｒｅ、Ｉｍのうちのいずれか一方のみがクランプされた場合に（図示はフィルタ係数Ｒｅのみがクランプされた例を示す）、クランプ後のフィルタ係数Ｒｅ、Ｉｍにより表現される逆位相正弦波のベクトルＶｅ１Ｂの向きがベクトルＶｅ１Ａの向きと異なり（角度φ’Ａ→角度φ’Ｂ）、ベクトルの向きは位相を表すので、電流指令Ｉ４１の位相ズレを引き起こす。
【００３１】
そこで本実施形態は、図３に示すように、かかる基本次数電流上限超過信号Ｓ４１を前記基本適応アルゴリズムブロック４ａに入力して、当該基本適応アルゴリズムブロック４ａに、前記基本次数電流上限超過信号Ｓ４１が入力されている間、前記基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を算出する毎に当該基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を予め定めた範囲内で制振電流指令Ｉ４１が制限される方向に修正するようにしている。
【００３２】
基本適応アルゴリズムブロック４ａは、前述したごとく、前記振動検出手段１から入力される入力信号ｓｇを積分しながら適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を更新する処理を繰り返すものであるが、制振電流指令Ｉ４１を制限する際、前記積分値を小さく絞り込む位置に積分抜き処理ブロック４ｄを設け、積分抜き処理を行う。具体的には、電流上限超過信号Ｓ４１が入力されているか否かによって内部のフラグ設定部４１ｊ、４１ｋに０か１のフラグを立て、信号Ｓ４１が入力されていないとき（フラグ１のとき）は絞り込みを行わず、信号Ｓ４１が入力されているとき（フラグ０のとき）は演算タイミング毎に乗算器４１ｍ、４１ｎにおいて減算係数設定部たる抜き係数設定部４１ｚに設定された減算係数値たる抜き係数値ｋを前回値Ｚ-1 に乗算することで、積分値を小さく絞り込む。抜き係数値ｋは一回の演算で絞り込む量を小さくするためのもので、例えばｋ＝1020/1024(=0.9961)などと設定される。抜き係数値ｋを、１を大きく割り込まない値にしているのは（絞り込み量を小さく抑えているのは）、大きくしすぎると、一回の絞り込み動作で基本次数電流指令Ｉ４１の値が急変し、出力に高調波が重畳されて異常振動を励起する原因になるからである。このように、抜き係数値ｋは、全ての適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）で共用されており、抜き係数値ｋを全ての係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に乗算することによって、各係数Ｒｅ、Ｉｍに対する修正の割合が全て同一となり、図５に示すように、修正後の各ベクトルＶｅ２Ｂ、Ｖｅ３Ｂにより表現されるベクトルＶｅ１Ｂの向きが修正前のベクトルＶｅ１Ａの向きに一致して変わらず（φ’Ａ＝φ’Ｂ）、ベクトルＶｅ１Ｂの大きさのみが制限される。この抜き係数値ｋは、基本次数電流上限値α１（電流クランプ値）からの超過量が大きくなるほど小さくなるように（つまり絞り込み量を大きくするように）、比較部４１ｉからの偏差信号に応じて抜き係数設定部４１ｚにおいて値を可変しても良い。また、超過量の比率を算出して、電流上限値α１に同期させても良い。なお、本実施形態では、２つの適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を用いて指令ベクトルを表現しているが、３つ以上の係数を用いて指令ベクトルを表現するものにも同様に上記の制限方法を適用できる。
【００３３】
すなわち、制振電流指令Ｉ４１が超過している場合に、即座に制振電流指令Ｉ４１の超過分をカットするのではなく、予め定めた範囲（ここでは、抜き係数値ｋによる積分の絞込みの範囲）で制振電流指令Ｉ４１を制限する修正を繰り返すため、高調波の発生や、可動子の衝突のない振幅に向かって、制振電流指令Ｉ４１が漸近することになる。絞り込み係数生成ブロック４ｄはあくまでも例であり、電流上限超過信号Ｓ４１から絞り込み係数ｋの適用のオンオフないし当該絞り込み係数ｋを増減させるブロックであれば、内部構成はどの様な形であってもかまわない。適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）の収束は、収束パラメータμが大きいほど早くなる。
【００３４】
また、図１に示す振動発生源ｇｎで生じる振動には、基本次数のほかに高次次数が重畳しているため、高次次数が過電流となっても上記と同様の不具合が生じる。そこで、高次次数に対しても、高次次数適応アルゴリズムブロック４ｅを同様に設けて上記と同様の絞り込み制御を行う。
【００３５】
更に、電流指令が制限されるケースとして、電流指令I４１に図６に示すような補正を加える駆動指令信号補正手段たる電流補正部６ａが存する場合がある。このような場合には、補正後の制振電流指令値Ｉ６１が予め所定の基準に基づき設定した電流上限値α３を超過している場合に補正後電流超過信号Ｓ６１を生成して前記適応アルゴリズムブロック４ａ、４ｅに入力する補正後電流超過検出手段６ｂを更に備えておくとよい。この場合、各適応アルゴリズムブロック４ａ、４ｅは、超過信号Ｓ４１の入力ラインと補正後電流超過信号Ｓ６１の入力ラインとをＯＲ回路で接続し、たとえ超過信号Ｓ４１が入力されていない場合にも、前記補正後電流超過信号Ｓ６１が入力されることをもって、適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を算出する毎に当該適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を予め定めた範囲内で制振電流指令Ｉ４１が制限される方向に修正する制御を行う。この補正後電流超過検出手段６ｂで超過が認められた場合、適応制御が実効を奏するまでに過大な電流指令がそのままリニアアクチュエータ２０に突入するおそれがあるため、この補正後電流超過検出手段６ｂで超過が認められた場合に限っては、従来と同様の電流クランプ（頭切り）を行い、システムを破損等から保護する構成も有効である。このように、補正による電流指令値I６１の変動に起因した可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損は、補正前の電流指令I４１を生成する適応制御手段４だけでは対処することができないが、補正を加味して電流指令値I６１の振幅値が上限を超過しているか否かを判断し、その判断結果をフィルタ係数Ｒｅ、Ｉｍの算出時にフィードバックしている。
【００３６】
以上のように、本実施形態の電動アクチュエータ駆動装置は、周期的信号たる電流指令I４１を生成してリニアアクチュエータ２０に入力しリニアアクチュエータ２０を駆動するにあたり、電流指令I４１の振幅及び位相に対応する振幅情報及び位相情報を有する指令ベクトル（ベクトルＶｅ１Ａ、Ｖｅ１Ｂ）に基づいて電流指令I４１を生成するものであって、指令ベクトル（ベクトルＶｅ１Ａ、Ｖｅ１Ｂ）は互いに交わる複数のベクトル（ベクトルＶｅ２Ａ、Ｖｅ３Ａ、Ｖｅ２Ｂ、Ｖｅ３Ｂ）で表現され、指令ベクトル（ベクトルＶｅ１Ａ等）を表現する各ベクトル（ベクトルＶｅ２Ａ、Ｖｅ３Ａ等）の大きさを示す係数（Ｒｅ、Ｉｍ）をそれぞれ算出する係数算出手段４４と、係数算出手段４４により算出される各々の係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づいて電流指令I４１を生成する指令信号生成手段４５と、所定の条件が成立している場合に絞り込み指令たる基本次数電流上限超過信号Ｓ４１を生成して係数算出手段４４に入力する絞り込み指令手段（電流超過検出手段４ｃ）とを具備し、係数算出手段４４は、基本次数電流上限超過信号Ｓ４１が入力されている間、全ての係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を電流指令I４１が制限される方向に修正し、各係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に対する修正の割合が全ての係数で同一であるので、指令ベクトル（ベクトルＶｅ１Ａ等）の方向が変わることなく指令ベクトルベクトルＶｅ１Ａ等の大きさが電流指令I４１を制限する方向に修正され、この係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づいて生成される周期的な電流指令I４１の位相がズレることを回避しつつ、可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損等を有効に防止することができ、リニアアクチュエータ２０の信頼性や耐久性だけでなく駆動精度を有効に向上させることができる。
【００３７】
さらに、指令信号生成手段４５で生成される電流指令I４１に更に補正を加える電流補正部６ａを備えるシステムにおいて、補正による電流指令値I６１の変動に起因した可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損は、補正前の電流指令I４１を生成する適応制御手段４だけでは対処することができないが、本実施形態では、絞り込み指令手段が補正後電流超過検出手段６ｂであり、補正後電流超過検出手段６ｂが、補正後の電流指令値I６１の振幅値が予め設定した上限値を超過している場合に所定の条件が成立しているとして補正後電流超過信号Ｓ６１を係数算出手段４４に入力するので、補正を加味して電流指令値I６１の振幅値が上限値を超過しているか否かを判断し、電流補正部６ａの補正による電流指令値I６１の変動に起因する不具合を電流指令値I６１の位相ズレを生ずることなく有効に回避することが可能となる。
【００３８】
さらにまた、係数算出手段４４は、１回あたりの適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）の修正を予め定めた範囲内に留めて適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）の算出を繰り返すことにより適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）の修正を段階的に行うものであるので、絞り込み指令信号たる電流上限超過信号Ｓ４１や補正後電流超過信号Ｓ６１が入力されているときに、即座に電流指令Ｉ４１をカットするのではなく、予め定めた範囲で電流指令Ｉ４１を制限する修正を繰り返すので、高調波の発生を回避しながら、可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損等を有効に防止することができ、装置の信頼性や耐久性だけでなく電動アクチュエータの制御精度を向上させることが可能となる。
【００３９】
その他、制振装置では、制振すべき振動に対して逆相となる振動を加振するにあたり、加振する振動の位相を目的と一致させなければならないという厳格な要求があり、電流指令I４１の位相ズレが制振精度に多大な悪影響を与えてしまうところ、本実施形態の電動アクチュエータ駆動装置を搭載しこの駆動装置により駆動する電動アクチュエータを通じて制振すべき振動に対して逆相となる振動を発生して制振を行うように制振装置を構成すると、制振精度を著しく向上させることが可能となる。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００４１】
例えば、前記絞り込み指令手段を、各々の係数により表現される指令ベクトルの大きさが所定の上限値を超過する場合に上記の所定の条件が成立しているとして絞り込み指令信号を係数算出手段に入力するように構成してもよい。具体的には、図７に示すように、絞り込み指令手段として判定部１４６を設け、この判定部１４６に適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を入力し、入力した適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づいて指令ベクトル（ベクトルＶｅ１Ａ等）の大きさを算出し、この算出結果が所定上限値以上であるか否かを判定し、所定上限値以上であれば電流上限超過信号Ｓ４１を生成して前記係数算出手段４４に入力し、所定上限値以上でなければ電流上限超過信号Ｓ４１を係数算出手段４４に入力しないように構成することが挙げられる。このように構成すると、指令ベクトルの大きさが駆動指令信号の振幅値に対応し、各々の係数はスカラーであるので、簡易な四則演算で指令ベクトルの大きさを求めることができ、周期的信号である駆動指令信号を用いる場合と比べて簡易な演算で駆動指令信号の振幅値を求めることができ、即応性を向上させることが可能となる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、駆動指令信号を電流指令としているが、電圧指令であってもよい。また、本実施形態では係数が適応フィルタ係数であるが、これに特に限定されるものではない。また、絞り込み指令手段が判定するにあたり、駆動指令信号の電動アクチュエータへの入力ラインに現れる最終電流波形又は最終電圧波形の振幅値を用いて上記判定を行ってもよく、また、これらの最終電流波形又は最終電圧波形のうち所定の周波数成分抽出後の振幅値を用いて上記判定を行ってもよい。
【００４３】
加えて、本実施形態では、駆動指令補正手段として電流補正部６ａを挙げているが、電圧を補正するものでもよい。また、本実施形態において絞り込み指令手段は、電流補正部６ａ等により能動的に補正を加えられた補正後の駆動指令信号の振幅値を参照しているが、補正された駆動指令信号であれば、これに限定されるものではない。例えば、周波数ｆが大きくなるか、あるいは、外部から大きな衝撃が印加されリニアアクチュエータ２０に多大な電圧が励起された場合には、駆動指令信号のリニアアクチュエータ２０への入力ライン上に現れる印加電圧指令が大きくなり、最悪は電圧飽和状態（それ以上電圧印加ができなくなり、電流制御破綻をきたす）が発生する。これを防止するために、絞り込み指令手段を、駆動指令信号のリニアアクチュエータ２０への入力ライン上に現れる駆動指令信号の電圧値が所定上限以上であるかを判定して、絞り込み指令信号を生成するようにしてもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、高調波の発生を防止すべく、係数算出手段４４を、絞り込み指令信号たる基本次数電流上限超過信号Ｓ４１が入力されている間、係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を算出する毎に全ての係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を予め定めた範囲で電流指令I４１が制限される方向に修正し、係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を段階的に制限するように構成しているが、高調波の発生が問題とならない適用例では、係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を段階的に修正することに限定されるものではない。
【００４５】
さらに、本実施形態では、絞り込み指令手段たる電流超過検出手段４ｃを、所定の条件が成立している場合に絞り込み指令信号たる基本次数電流上限超過信号Ｓ４１を係数算出手段４４へ常に出力するように構成しているが、絞り込み指令信号が入力されているか否かを係数算出手段が係数の算出時に判断可能であれば、常に絞り込み指令信号が入力されるものに限定されるものではない。
【００４６】
その他、本発明を制振装置以外に電動アクチュエータの駆動を必要とする装置や機器類に適用するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
２０…電動アクチュエータ（リニアアクチュエータ）
４４…係数算出手段
４５…指令信号生成手段
４ｃ…絞り込み指令手段（電流超過検出手段）
６ｂ…絞り込み指令手段（補正後電流超過検出手段）
６ａ…駆動指令補正手段（電流補正部）
Ｉ４１…駆動指令信号（電流指令）
Ｉ６１…補正後の駆動指令信号（制振電流指令値）
Ｖｅ１Ａ、Ｖｅ１Ｂ…指令ベクトル
Ｖｅ２Ａ、Ｖｅ３Ａ、Ｖｅ２Ｂ、Ｖｅ３Ｂ…指令ベクトルを表現する複数のベクトル
Ｒｅ、Ｉｍ…係数（適応フィルタ係数）
Ｓ４１…絞り込み指令信号（電流上限超過信号）
Ｓ６１…絞り込み指令信号（補正後電流超過信号）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動指令信号を生成して電動アクチュエータに入力することにより電動アクチュエータの駆動を制御する電動アクチュエータ駆動装置に係り、特に駆動指令信号が過大になることに対する対策を適正化した電動アクチュエータ駆動装置及びこれを備えた制振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レシプロモータ等のリニアアクチュエータを始めとする電動アクチュエータを電気的に駆動する際は、可動子の固定子への衝突や、コントローラに対して許容量以上の電流が流れ又は電圧が印加されることによるコントローラの破損等が発生する可能性がある。可動子の固定子への衝突は騒音、異常振動の発生、電動デバイスの寿命劣化につながり、コントローラの破損はデバイスの焼損につながり、何れも未然に防止しなければならない。
【０００３】
このような対策として、電動アクチュエータの駆動を指令する周期的信号である駆動指令信号の電流や電圧等を不具合発生前に制限（クランプ）し、異常処理を行う手法が有効な手立てとして考えられている。
【０００４】
例えば、特許文献１の図２０に示されるものは、エンジン回転数等を入力して、電動アクチュエータたる加振手段に発生させるべき振動の振幅指令値と周波数指令値とを演算により求めて出力する指令値生成部と、前記指令値生成部から出力される振幅指令値と周波数指令値とから決まる印加可能な電流値の上限が周波数毎に定義された振幅上限クランプテーブルと、印加電流生成部とを備えている。印加電流生成部は、前記振幅指令値と前記周波数指令値とを入力し、振幅上限クランプテーブルを参照して、入力した振幅指令値を適切な（可動）範囲に制限するための補正を行い、入力された周波数指令と、この補正（制限）後の振幅指令値とに基づいて、レシプロモータを用いた加振手段に対して印加すべき電流の指令値を求めて出力するものである。そして、リニアアクチュエータの可動子を常に適切な可動範囲内で駆動することで、ストッパへの衝突を避け、衝突音の発生を抑制することができるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２９６２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に示される構成においては、補正（制限）される振幅指令値は、加振手段に印加すべき電流の振幅及び位相に対応する振幅情報及び位相情報を有するベクトルであり、このベクトルを互いに直交する２つのベクトルで表現し、各ベクトルの大きさを実数部及び虚数部という係数で表現して演算に適したものにしている（特許文献１の図１０参照）。
【０００７】
しかしながら、上記で述べた振幅上限クランプテーブルを参照して振幅指令値を制限する具体的構成として、実数部又は虚数部のうち上限を超えたものをカットするクランプ制御を行っていたところ、実数部又は虚数部のうちのいずれか一方のみがクランプされた場合に、補正後の実数部及び虚数部により表現されるベクトルの向きが変わり、駆動指令信号の位相ズレが生じて駆動精度が低減してしまう。
【０００８】
特に、電動アクチュエータを加振手段として用いる制振システムに適用する場合には、制振すべき振動に対して逆相となる振動を加振するにあたり、加振する振動の位相を目的と完全に一致させなければならないという厳格な要求があり、駆動指令信号の位相ズレが制振精度に多大な悪影響を与えてしまう。
【０００９】
本発明は、上記課題を有効に解決した電動アクチュエータ駆動装置およびこれを備えた制振装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１１】
すなわち、本発明の電動アクチュエータ駆動装置は、周期的信号たる駆動指令信号を生成して電動アクチュエータに入力し当該電動アクチュエータを駆動するにあたり、駆動指令信号の振幅及び位相に対応する振幅情報及び位相情報を有する指令ベクトルに基づいて前記駆動指令信号を生成するものであって、前記指令ベクトルは互いに交わる複数のベクトルで表現され、前記指令ベクトルを表現する各ベクトルの大きさを示す係数をそれぞれ算出する係数算出手段と、係数算出手段により算出される各々の係数に基づいて前記駆動指令信号を生成する指令信号生成手段と、所定の条件が成立している場合に絞り込み指令信号を生成して前記係数算出手段に入力する絞り込み指令手段とを具備し、前記係数算出手段は、前記絞り込み指令信号が入力されている間、全ての係数を前記駆動指令信号が制限される方向に修正し、各係数に対する修正の割合が全ての係数で同一であることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、絞り込み指令信号が入力されているときに、指令ベクトルを表現する全ての係数が駆動指令信号を制限する方向に修正され、各係数に対する修正の割合が全ての係数で同一であるので、指令ベクトルの方向が変わることなく指令ベクトルの大きさが駆動指令信号を制限する方向に修正され、この係数に基づいて生成される周期的な駆動指令信号の位相がズレることを回避しつつ、可動子の固定子への衝突やコントローラの破損等を有効に防止することができ、電動アクチュエータの信頼性や耐久性だけでなく駆動精度を有効に向上させることができる。
【００１３】
前記指令信号生成手段で生成される駆動指令信号に更に補正を加える駆動指令補正手段を備える場合には、前記絞り込み指令手段は、補正後の駆動指令信号の振幅値が予め設定した上限値を超過している場合に前記所定の条件が成立しているとすることが有効である。
【００１４】
即応性を向上させるためには、前記絞り込み指令手段は、前記各々の係数により表現される指令ベクトルの大きさが上限値を超過する場合に前記所定の条件が成立しているとすることが効果的である。
【００１５】
電動アクチュエータの駆動精度を更に追求するためには、前記係数算出手段は、１回あたりの前記係数の修正を予め定めた範囲内に留めて前記係数の算出を繰り返すことにより前記係数の修正を段階的に行うものであることが好ましい。
【００１６】
予め定めた範囲とは、駆動指令信号の大幅な変動を抑える趣旨である。
【００１７】
本発明の電動アクチュエータ駆動装置は、電動アクチュエータたる加振手段を通じて制振すべき振動に対して逆相となる振動を発生し振動を制御する制振装置に特に好適に適用が可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以上説明したように、指令ベクトルを表現する全ての係数が駆動指令信号を制限する方向に修正され、各係数に対する修正の割合が全ての係数で同一であるので、駆動指令信号を制限する際に指令ベクトルの向きを変えずに指令ベクトルの大きさを駆動指令信号が制限される方向に修正され、駆動指令信号の位相が所望の位相からズレることを回避して、駆動精度を有効に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る制振装置を車両に適用した模式的な構成図。
【図２】同制振装置を構成するリニアアクチュエータを備えた加振手段の模式的な構成図。
【図３】本発明の一実施形態における基本次数の制振制御に係る構成を示すブロック図。
【図４】適応フィルタ係数とその係数により表現されるベクトルを示す説明図。
【図５】適応フィルタ係数とその係数により表現されるベクトルを示す説明図。
【図６】同実施形態における電流補正部に対応した制振制御に係る構成を示すブロック図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る基本次数の制振制御に係る構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
この実施形態の電動アクチュエータ駆動装置は、周期的信号たる駆動指令信号を生成して電動アクチュエータに入力し電動アクチュエータを駆動するにあたり、駆動指令信号の振幅及び位相に対応する振幅情報及び位相情報を有する指令ベクトルに基づいて駆動指令信号を生成するものであり、制振装置に搭載されている。制振装置は、図１に示すように、自動車等の車両に搭載されるものであり、座席ｓｔ等の制振すべき位置ｐｏｓに設けた加速度センサ等の振動検出手段１と、所定の質量を有する補助質量２ａを振動させることにより相殺振動ｖｉ２を発生する電動アクチュエータたるリニアアクチュエータ２０を用いた加振手段２と、振動発生源ｇｎであるエンジンの点火パルスから取り出される基本周波数ｆから基準波ｅｊθを生成する基準波生成手段３と、振動検出手段１からの振動検出信号ｓｇと前記基準波ｅｊθとを入力し加振手段２に相殺振動ｖｉ２を発生させる適応制御手段４とを有し、車体フレームｆｒｍにマウンタｇｎｍを介して搭載されたエンジン等の振動発生源ｇｎで生じる振動ｖｉ１と加振手段２で発生させる相殺振動ｖｉ２とを制振すべき位置ｐｏｓで相殺させて制振すべき位置ｐｏｓにおける振動を低減するものである。
【００２２】
振動検出手段１は、加速度センサ等を用いてエンジンの主振動方向と同一方向の主振動を検出し、振動検出信号ｓｇ｛＝Ａ１sin（θ＋φ）｝を出力する。
【００２３】
リニアアクチュエータ２０は、図２に示すように、永久磁石を備える固定子２２を車体フレームｆｒｍに固定し、抑制するべき振動方向と同方向の往復動（図２の紙面では上下動）を可動子２３に行わせるようにしたレシプロタイプのものである。ここでは、車体フレームｆｒｍの抑制すべき振動の方向と可動子２３の往復動方向（推力方向）とが一致するように、車体フレームｆｒｍに固定される。可動子２３は補助質量２ａとともに軸２５に取り付けられ、この軸２５は可動子２３及び補助質量２１を推力方向に移動可能なように板バネ２４を介して固定子２２に支持されている。リニアアクチュエータ２０と補助質量２１によって、動吸振器が構成されていることになる。
【００２４】
リニアアクチュエータ２０を構成するコイル（図示せず）に交流電流（正弦波電流、矩形波電流）を流した場合、コイルに所定方向の電流が流れる状態では、磁束が、永久磁石においてＳ極からＮ極に導かれることにより、磁束ループが形成される。その結果、可動子２３は、重力に逆らう方向（上方向）に移動する。一方、コイルに対して所定方向とは逆方向の電流を流すと、可動子２３は、重力方向（下方向）に移動する。可動子２３は、交流電流によるコイルへの電流の流れの方向が交互に変化することにより以上の動作を繰り返し、固定子２２に対して軸２５の軸方向に往復動することになる。これにより、軸２５に接合されている補助質量２１が上下方向に振動することになる。このリニアアクチュエータ２０それ自体のより具体的な構造や動作説明は特許文献１等にも開示されているように公知であるため、詳細は省略する。可動子２３は図示しないストッパによって動作範囲が規制されている。リニアアクチュエータ２０と補助質量２１とによって構成される動吸振器は、アンプ６から出力される電流制御信号ｓｓに基づいて、補助質量２１の加速度を制御して制振力を調節することにより、車体フレームｆｒｍに発生する振動を相殺して振動を低減することができる。
【００２５】
基本次数の基準波生成手段３（３１）は、図３に示すように、基本周波数ｆ[Ｈｚ]から基本次数の基準波ｅｊθである基準正弦波（sinθ）と基準余弦波（cosθ）を生成する。生成される基準正弦波（sinθ）と基準余弦波（cosθ）は何らかの同期信号に対し同期しても、させなくてもどちらでもよい。θ＝ωｔ＝２πｆｔである。
【００２６】
適応制御手段４は、基本次数の振動を制御する基本次数適応制御手段たる基本適応アルゴリズムブロック４ａを主体とする。この基本適応アルゴリズムブロック４ａは、係数算出手段４４と、指令信号生成手段４５とを有し、振動検出信号ｓｇと前記基準波ｅｊθ｛＝（sinθ、cosθ）｝とから基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）＝（Ａ１´cosφ´、Ａ１´sinφ´）を係数算出手段４４により算出して当該基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づき駆動指令信号たる基本次数制振電流指令Ｉ４１を指令信号生成手段４５により生成し、これに基づき後述するアンプ６を介してリニアアクチュエータ２０に電流制御信号ｓｓを入力することで、制振すべき位置ｐｏｓに前記振動発生源ｇｎからの振動に対し逆相となる振動を加振手段２を通じて発生させる。先ず、検出してきた振動検出信号ｓｇ｛＝Ａ１sin（θ＋φ）｝の基本周波数成分の正弦波の逆信号（正逆が反対の信号）を生成する。振動検出信号Ａ１sin（θ＋φ）は収束パラメータμと乗算されたのち、乗算器４１ａ、４１ｂにおいて基準正弦波sinθ、あるいは、基準余弦波cosθと乗算され、積分器４１ｃ、４１ｄにおいて演算毎に前回値Ｚ-１ に加算する形で積分される。その演算結果は、振動検出信号ｓｇの基準正弦波sinθからずれた逆相正弦波ベクトルの収束方向の成分を持つ逆相正弦波のベクトルＶｅ１Ａすなわち適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）＝（Ａ１´cosφ´、Ａ１´sinφ´）として係数算出手段４４により算出される（図４（ａ）参照）。逆相正弦波のベクトルＶｅ１Ａは、図４（ａ）に示すように、互いに直交する複数のベクトルＶｅ２Ａ、Ｖｅ３Ａで表現され、基本次数適応フィルタ係数ＲｅはベクトルＶｅ２Ａの大きさを示し、基本次数適応フィルタ係数ＩｍはベクトルＶｅ３Ａの大きさを示すものである。そして、ベクトルＶｅ１Ａの大きさが振幅に対応し、ベクトルＶｅ１Ａの向き（角度φ’Ａ）が位相に対応している。算出した適用フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に対し、図３に示すように、乗算器４１ｅ、４１ｆにおいてそれぞれ基準正弦波sinθ、基準余弦波cosθを乗算し、その結果を加算器４１ｇにおいて加算することで、振動検出信号ｓｇの逆相正弦波信号として基本次数制振電流指令Ｉ４１｛＝Ａ１´sin（θ＋φ´）｝を指令信号生成手段４５により生成する。積分を繰り返すと、Ａ´、φ´が真値Ａ、φと対応する値に収束するにつれて振動の相殺が進むが、基本周波数ｆや位相θは絶えず変化しているため、常に変化に追従する形で制御が行われる。
【００２７】
このような制御のなかで、過電流によりリニアアクチュエータ２０を構成する可動子２３が固定子２２に設けた図示しないストッパ等へ衝突すると、騒音発生や寿命劣化の原因になることから、制振電流指令Ｉ４１を抑える必要がある。
【００２８】
そこで、本実施形態はさらに、前記基本次数制振電流指令Ｉ４１のピーク電流値Ａ１´を算出する振幅検出手段４ｂと、基本周波数ｆから予め設めた基本次数電流上限値α１を導出し前記基本次数制振電流指令Ｉ４１のピーク電流値Ａ１´が前記基本次数電流上限値α１を超過している場合に基本次数電流上限超過信号Ｓ４１を生成する絞り込み指令手段たる基本次数電流超過検出手段４ｃとを設けている。
【００２９】
振幅検出手段４ｂは、基本次数制振電流指令Ｉ４１の振幅Ａ１´を随時（リアルタイム）に算出するブロックである。生成した基本次数制振電流指令Ｉ４１の波形Ａ１´sin（θ＋φ´）から求めてもよいし、その波形生成前の加算データの二乗和平方根をとっても良い。また、演算量を軽くするために二乗和だけをとり、比較する電流上限値α１を二乗しても良い。基本次数電流超過検出手段４ｃは、基本次数電流上限値α１を電流クランプテーブル４１ｈの形で記憶している。
【００３０】
以上のようにして基本次数電流上限超過信号Ｓ４１が生成されるが、この信号Ｓ４１が出力された際に単にフィルタ等により制振電流指令Ｉ４１をカット（頭切り）することで電流をクランプしたのでは、高調波が発生して、電動アクチュエータの異常駆動といった不具合を引き起こす。また、制振電流指令Ｉ４１を制限する際に、フィルタ係数Ｒｅ、Ｉｍに対して上限を超えたものをカットするクランプ処理を独立して行うと、図４（ｂ）に示すように、フィルタ係数Ｒｅ、Ｉｍのうちのいずれか一方のみがクランプされた場合に（図示はフィルタ係数Ｒｅのみがクランプされた例を示す）、クランプ後のフィルタ係数Ｒｅ、Ｉｍにより表現される逆位相正弦波のベクトルＶｅ１Ｂの向きがベクトルＶｅ１Ａの向きと異なり（角度φ’Ａ→角度φ’Ｂ）、ベクトルの向きは位相を表すので、電流指令Ｉ４１の位相ズレを引き起こす。
【００３１】
そこで本実施形態は、図３に示すように、かかる基本次数電流上限超過信号Ｓ４１を前記基本適応アルゴリズムブロック４ａに入力して、当該基本適応アルゴリズムブロック４ａに、前記基本次数電流上限超過信号Ｓ４１が入力されている間、前記基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を算出する毎に当該基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を予め定めた範囲内で制振電流指令Ｉ４１が制限される方向に修正するようにしている。
【００３２】
基本適応アルゴリズムブロック４ａは、前述したごとく、前記振動検出手段１から入力される入力信号ｓｇを積分しながら適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を更新する処理を繰り返すものであるが、制振電流指令Ｉ４１を制限する際、前記積分値を小さく絞り込む位置に積分抜き処理ブロック４ｄを設け、積分抜き処理を行う。具体的には、電流上限超過信号Ｓ４１が入力されているか否かによって内部のフラグ設定部４１ｊ、４１ｋに０か１のフラグを立て、信号Ｓ４１が入力されていないとき（フラグ１のとき）は絞り込みを行わず、信号Ｓ４１が入力されているとき（フラグ０のとき）は演算タイミング毎に乗算器４１ｍ、４１ｎにおいて減算係数設定部たる抜き係数設定部４１ｚに設定された減算係数値たる抜き係数値ｋを前回値Ｚ-1 に乗算することで、積分値を小さく絞り込む。抜き係数値ｋは一回の演算で絞り込む量を小さくするためのもので、例えばｋ＝1020/1024(=0.9961)などと設定される。抜き係数値ｋを、１を大きく割り込まない値にしているのは（絞り込み量を小さく抑えているのは）、大きくしすぎると、一回の絞り込み動作で基本次数電流指令Ｉ４１の値が急変し、出力に高調波が重畳されて異常振動を励起する原因になるからである。このように、抜き係数値ｋは、全ての適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）で共用されており、抜き係数値ｋを全ての係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に乗算することによって、各係数Ｒｅ、Ｉｍに対する修正の割合が全て同一となり、図５に示すように、修正後の各ベクトルＶｅ２Ｂ、Ｖｅ３Ｂにより表現されるベクトルＶｅ１Ｂの向きが修正前のベクトルＶｅ１Ａの向きに一致して変わらず（φ’Ａ＝φ’Ｂ）、ベクトルＶｅ１Ｂの大きさのみが制限される。この抜き係数値ｋは、基本次数電流上限値α１（電流クランプ値）からの超過量が大きくなるほど小さくなるように（つまり絞り込み量を大きくするように）、比較部４１ｉからの偏差信号に応じて抜き係数設定部４１ｚにおいて値を可変しても良い。また、超過量の比率を算出して、電流上限値α１に同期させても良い。なお、本実施形態では、２つの適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を用いて指令ベクトルを表現しているが、３つ以上の係数を用いて指令ベクトルを表現するものにも同様に上記の制限方法を適用できる。
【００３３】
すなわち、制振電流指令Ｉ４１が超過している場合に、即座に制振電流指令Ｉ４１の超過分をカットするのではなく、予め定めた範囲（ここでは、抜き係数値ｋによる積分の絞込みの範囲）で制振電流指令Ｉ４１を制限する修正を繰り返すため、高調波の発生や、可動子の衝突のない振幅に向かって、制振電流指令Ｉ４１が漸近することになる。絞り込み係数生成ブロック４ｄはあくまでも例であり、電流上限超過信号Ｓ４１から絞り込み係数ｋの適用のオンオフないし当該絞り込み係数ｋを増減させるブロックであれば、内部構成はどの様な形であってもかまわない。適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）の収束は、収束パラメータμが大きいほど早くなる。
【００３４】
また、図１に示す振動発生源ｇｎで生じる振動には、基本次数のほかに高次次数が重畳しているため、高次次数が過電流となっても上記と同様の不具合が生じる。そこで、高次次数に対しても、高次次数適応アルゴリズムブロック４ｅを同様に設けて上記と同様の絞り込み制御を行う。
【００３５】
更に、電流指令が制限されるケースとして、電流指令I４１に図６に示すような補正を加える駆動指令信号補正手段たる電流補正部６ａが存する場合がある。このような場合には、補正後の制振電流指令値Ｉ６１が予め所定の基準に基づき設定した電流上限値α３を超過している場合に補正後電流超過信号Ｓ６１を生成して前記適応アルゴリズムブロック４ａ、４ｅに入力する補正後電流超過検出手段６ｂを更に備えておくとよい。この場合、各適応アルゴリズムブロック４ａ、４ｅは、超過信号Ｓ４１の入力ラインと補正後電流超過信号Ｓ６１の入力ラインとをＯＲ回路で接続し、たとえ超過信号Ｓ４１が入力されていない場合にも、前記補正後電流超過信号Ｓ６１が入力されることをもって、適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を算出する毎に当該適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を予め定めた範囲内で制振電流指令Ｉ４１が制限される方向に修正する制御を行う。この補正後電流超過検出手段６ｂで超過が認められた場合、適応制御が実効を奏するまでに過大な電流指令がそのままリニアアクチュエータ２０に突入するおそれがあるため、この補正後電流超過検出手段６ｂで超過が認められた場合に限っては、従来と同様の電流クランプ（頭切り）を行い、システムを破損等から保護する構成も有効である。このように、補正による電流指令値I６１の変動に起因した可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損は、補正前の電流指令I４１を生成する適応制御手段４だけでは対処することができないが、補正を加味して電流指令値I６１の振幅値が上限を超過しているか否かを判断し、その判断結果をフィルタ係数Ｒｅ、Ｉｍの算出時にフィードバックしている。
【００３６】
以上のように、本実施形態の電動アクチュエータ駆動装置は、周期的信号たる電流指令I４１を生成してリニアアクチュエータ２０に入力しリニアアクチュエータ２０を駆動するにあたり、電流指令I４１の振幅及び位相に対応する振幅情報及び位相情報を有する指令ベクトル（ベクトルＶｅ１Ａ、Ｖｅ１Ｂ）に基づいて電流指令I４１を生成するものであって、指令ベクトル（ベクトルＶｅ１Ａ、Ｖｅ１Ｂ）は互いに交わる複数のベクトル（ベクトルＶｅ２Ａ、Ｖｅ３Ａ、Ｖｅ２Ｂ、Ｖｅ３Ｂ）で表現され、指令ベクトル（ベクトルＶｅ１Ａ等）を表現する各ベクトル（ベクトルＶｅ２Ａ、Ｖｅ３Ａ等）の大きさを示す係数（Ｒｅ、Ｉｍ）をそれぞれ算出する係数算出手段４４と、係数算出手段４４により算出される各々の係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づいて電流指令I４１を生成する指令信号生成手段４５と、所定の条件が成立している場合に絞り込み指令たる基本次数電流上限超過信号Ｓ４１を生成して係数算出手段４４に入力する絞り込み指令手段（電流超過検出手段４ｃ）とを具備し、係数算出手段４４は、基本次数電流上限超過信号Ｓ４１が入力されている間、全ての係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を電流指令I４１が制限される方向に修正し、各係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に対する修正の割合が全ての係数で同一であるので、指令ベクトル（ベクトルＶｅ１Ａ等）の方向が変わることなく指令ベクトルベクトルＶｅ１Ａ等の大きさが電流指令I４１を制限する方向に修正され、この係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づいて生成される周期的な電流指令I４１の位相がズレることを回避しつつ、可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損等を有効に防止することができ、リニアアクチュエータ２０の信頼性や耐久性だけでなく駆動精度を有効に向上させることができる。
【００３７】
さらに、指令信号生成手段４５で生成される電流指令I４１に更に補正を加える電流補正部６ａを備えるシステムにおいて、補正による電流指令値I６１の変動に起因した可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損は、補正前の電流指令I４１を生成する適応制御手段４だけでは対処することができないが、本実施形態では、絞り込み指令手段が補正後電流超過検出手段６ｂであり、補正後電流超過検出手段６ｂが、補正後の電流指令値I６１の振幅値が予め設定した上限値を超過している場合に所定の条件が成立しているとして補正後電流超過信号Ｓ６１を係数算出手段４４に入力するので、補正を加味して電流指令値I６１の振幅値が上限値を超過しているか否かを判断し、電流補正部６ａの補正による電流指令値I６１の変動に起因する不具合を電流指令値I６１の位相ズレを生ずることなく有効に回避することが可能となる。
【００３８】
さらにまた、係数算出手段４４は、１回あたりの適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）の修正を予め定めた範囲内に留めて適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）の算出を繰り返すことにより適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）の修正を段階的に行うものであるので、絞り込み指令信号たる電流上限超過信号Ｓ４１や補正後電流超過信号Ｓ６１が入力されているときに、即座に電流指令Ｉ４１をカットするのではなく、予め定めた範囲で電流指令Ｉ４１を制限する修正を繰り返すので、高調波の発生を回避しながら、可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損等を有効に防止することができ、装置の信頼性や耐久性だけでなく電動アクチュエータの制御精度を向上させることが可能となる。
【００３９】
その他、制振装置では、制振すべき振動に対して逆相となる振動を加振するにあたり、加振する振動の位相を目的と一致させなければならないという厳格な要求があり、電流指令I４１の位相ズレが制振精度に多大な悪影響を与えてしまうところ、本実施形態の電動アクチュエータ駆動装置を搭載しこの駆動装置により駆動する電動アクチュエータを通じて制振すべき振動に対して逆相となる振動を発生して制振を行うように制振装置を構成すると、制振精度を著しく向上させることが可能となる。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００４１】
例えば、前記絞り込み指令手段を、各々の係数により表現される指令ベクトルの大きさが所定の上限値を超過する場合に上記の所定の条件が成立しているとして絞り込み指令信号を係数算出手段に入力するように構成してもよい。具体的には、図７に示すように、絞り込み指令手段として判定部１４６を設け、この判定部１４６に適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を入力し、入力した適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づいて指令ベクトル（ベクトルＶｅ１Ａ等）の大きさを算出し、この算出結果が所定上限値以上であるか否かを判定し、所定上限値以上であれば電流上限超過信号Ｓ４１を生成して前記係数算出手段４４に入力し、所定上限値以上でなければ電流上限超過信号Ｓ４１を係数算出手段４４に入力しないように構成することが挙げられる。このように構成すると、指令ベクトルの大きさが駆動指令信号の振幅値に対応し、各々の係数はスカラーであるので、簡易な四則演算で指令ベクトルの大きさを求めることができ、周期的信号である駆動指令信号を用いる場合と比べて簡易な演算で駆動指令信号の振幅値を求めることができ、即応性を向上させることが可能となる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、駆動指令信号を電流指令としているが、電圧指令であってもよい。また、本実施形態では係数が適応フィルタ係数であるが、これに特に限定されるものではない。また、絞り込み指令手段が判定するにあたり、駆動指令信号の電動アクチュエータへの入力ラインに現れる最終電流波形又は最終電圧波形の振幅値を用いて上記判定を行ってもよく、また、これらの最終電流波形又は最終電圧波形のうち所定の周波数成分抽出後の振幅値を用いて上記判定を行ってもよい。
【００４３】
加えて、本実施形態では、駆動指令補正手段として電流補正部６ａを挙げているが、電圧を補正するものでもよい。また、本実施形態において絞り込み指令手段は、電流補正部６ａ等により能動的に補正を加えられた補正後の駆動指令信号の振幅値を参照しているが、補正された駆動指令信号であれば、これに限定されるものではない。例えば、周波数ｆが大きくなるか、あるいは、外部から大きな衝撃が印加されリニアアクチュエータ２０に多大な電圧が励起された場合には、駆動指令信号のリニアアクチュエータ２０への入力ライン上に現れる印加電圧指令が大きくなり、最悪は電圧飽和状態（それ以上電圧印加ができなくなり、電流制御破綻をきたす）が発生する。これを防止するために、絞り込み指令手段を、駆動指令信号のリニアアクチュエータ２０への入力ライン上に現れる駆動指令信号の電圧値が所定上限以上であるかを判定して、絞り込み指令信号を生成するようにしてもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、高調波の発生を防止すべく、係数算出手段４４を、絞り込み指令信号たる基本次数電流上限超過信号Ｓ４１が入力されている間、係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を算出する毎に全ての係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を予め定めた範囲で電流指令I４１が制限される方向に修正し、係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を段階的に制限するように構成しているが、高調波の発生が問題とならない適用例では、係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を段階的に修正することに限定されるものではない。
【００４５】
さらに、本実施形態では、絞り込み指令手段たる電流超過検出手段４ｃを、所定の条件が成立している場合に絞り込み指令信号たる基本次数電流上限超過信号Ｓ４１を係数算出手段４４へ常に出力するように構成しているが、絞り込み指令信号が入力されているか否かを係数算出手段が係数の算出時に判断可能であれば、常に絞り込み指令信号が入力されるものに限定されるものではない。
【００４６】
その他、本発明を制振装置以外に電動アクチュエータの駆動を必要とする装置や機器類に適用するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
２０…電動アクチュエータ（リニアアクチュエータ）
４４…係数算出手段
４５…指令信号生成手段
４ｃ…絞り込み指令手段（電流超過検出手段）
６ｂ…絞り込み指令手段（補正後電流超過検出手段）
６ａ…駆動指令補正手段（電流補正部）
Ｉ４１…駆動指令信号（電流指令）
Ｉ６１…補正後の駆動指令信号（制振電流指令値）
Ｖｅ１Ａ、Ｖｅ１Ｂ…指令ベクトル
Ｖｅ２Ａ、Ｖｅ３Ａ、Ｖｅ２Ｂ、Ｖｅ３Ｂ…指令ベクトルを表現する複数のベクトル
Ｒｅ、Ｉｍ…係数（適応フィルタ係数）
Ｓ４１…絞り込み指令信号（電流上限超過信号）
Ｓ６１…絞り込み指令信号（補正後電流超過信号）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的信号たる駆動指令信号を生成して電動アクチュエータに入力し当該電動アクチュエータを駆動するにあたり、駆動指令信号の振幅及び位相に対応する振幅情報及び位相情報を有する指令ベクトルに基づいて前記駆動指令信号を生成する電動アクチュエータ駆動装置であって、
前記指令ベクトルは互いに交わる複数のベクトルで表現され、前記指令ベクトルを表現する各ベクトルの大きさを示す係数をそれぞれ算出する係数算出手段と、
係数算出手段により算出される各々の係数に基づいて前記駆動指令信号を生成する指令信号生成手段と、
所定の条件が成立している場合に絞り込み指令信号を生成して前記係数算出手段に入力する絞り込み指令手段とを具備し、
前記係数算出手段は、前記絞り込み指令信号が入力されている間、全ての係数を前記駆動指令信号が制限される方向に修正し、各係数に対する修正の割合が全ての係数で同一であることを特徴とする電動アクチュエータ駆動装置。
【請求項２】
前記指令信号生成手段で生成される駆動指令信号に更に補正を加える駆動指令補正手段を備え、
前記絞り込み指令手段は、補正後の駆動指令信号の振幅値が予め設定した上限値を超過している場合に前記所定の条件が成立しているとする請求項１に記載の電動アクチュエータ駆動装置。
【請求項３】
前記絞り込み指令手段は、前記各々の係数により表現される指令ベクトルの大きさが上限値を超過する場合に前記所定の条件が成立しているとする請求項１に記載の電動アクチュエータ駆動装置。
【請求項４】
前記係数算出手段は、１回あたりの前記係数の修正を予め定めた範囲内に留めて前記係数の算出を繰り返すことにより前記係数の修正を段階的に行うものである請求項１〜３のいずれかに記載の電動アクチュエータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの電動アクチュエータ駆動装置を備え、当該駆動装置により駆動する電動アクチュエータを通じて制振すべき振動に対して逆相となる振動を発生して制振を行う制振装置。
【請求項１】
周期的信号たる駆動指令信号を生成して電動アクチュエータに入力し当該電動アクチュエータを駆動するにあたり、駆動指令信号の振幅及び位相に対応する振幅情報及び位相情報を有する指令ベクトルに基づいて前記駆動指令信号を生成する電動アクチュエータ駆動装置であって、
前記指令ベクトルは互いに交わる複数のベクトルで表現され、前記指令ベクトルを表現する各ベクトルの大きさを示す係数をそれぞれ算出する係数算出手段と、
係数算出手段により算出される各々の係数に基づいて前記駆動指令信号を生成する指令信号生成手段と、
所定の条件が成立している場合に絞り込み指令信号を生成して前記係数算出手段に入力する絞り込み指令手段とを具備し、
前記係数算出手段は、前記絞り込み指令信号が入力されている間、全ての係数を前記駆動指令信号が制限される方向に修正し、各係数に対する修正の割合が全ての係数で同一であることを特徴とする電動アクチュエータ駆動装置。
【請求項２】
前記指令信号生成手段で生成される駆動指令信号に更に補正を加える駆動指令補正手段を備え、
前記絞り込み指令手段は、補正後の駆動指令信号の振幅値が予め設定した上限値を超過している場合に前記所定の条件が成立しているとする請求項１に記載の電動アクチュエータ駆動装置。
【請求項３】
前記絞り込み指令手段は、前記各々の係数により表現される指令ベクトルの大きさが上限値を超過する場合に前記所定の条件が成立しているとする請求項１に記載の電動アクチュエータ駆動装置。
【請求項４】
前記係数算出手段は、１回あたりの前記係数の修正を予め定めた範囲内に留めて前記係数の算出を繰り返すことにより前記係数の修正を段階的に行うものである請求項１〜３のいずれかに記載の電動アクチュエータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの電動アクチュエータ駆動装置を備え、当該駆動装置により駆動する電動アクチュエータを通じて制振すべき振動に対して逆相となる振動を発生して制振を行う制振装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２０９８３０（Ｐ２０１１−２０９８３０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７４７９６（Ｐ２０１０−７４７９６）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００２０５９）シンフォニアテクノロジー株式会社 (1,111)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００２０５９）シンフォニアテクノロジー株式会社 (1,111)
【Ｆターム（参考）】
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