測力計系統的控制裝置製造方法
2023-05-13 10:22:56
測力計系統的控制裝置製造方法
【專利摘要】提供能夠實施高響應並且穩定的控制的測力計系統的控制裝置。測力計的控制裝置5A具備：轉矩控制裝置6，根據負荷傳感器的輸出信號LC_det，輸出轉矩指令信號；以及固有振動抑制電路7，對轉矩指令信號進行校正以抑制搖杆的固有振動，並且作為控制輸入信號輸入到逆變器。固有振動抑制電路7具備：微分補償器71，對在觀測器運算部8A的振動輸出運算部81A中使用2次延遲標準形的近似公式而計算出的負荷傳感器的近似信號Pmdl_det實施微分運算；以及減法器72，通過從轉矩指令信號Tdy_ref減去微分補償器71的輸出信號來校正轉矩指令信號。
【專利說明】測力計系統的控制裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及測力計系統的控制裝置。
【背景技術】
[0002] 在搭載了搖動式的測力計的引擎測力計系統、底盤測力計系統中，作為用於檢測 與其控制以及測量有關的轉矩的傳感器，使用負荷傳感器（loadcell)。負荷傳感器經由 從搖杆延伸的轉矩臂檢測對測力計的搖杆作用的轉矩（參照專利文獻1)。在這樣的構造 上，關於負荷傳感器的輸出信號，除了實際上由測力計檢測的轉矩以外，還重疊了與搖杆的 固有振動相伴的轉矩變動分量，但該變動分量是在系統的控制、測量中本來不需要的分量。 因此，以往，提出了從負荷傳感器的輸出信號去除不需要的轉矩變動分量的技術（參照專 利文獻1以及2)。
[0003] 在專利文獻1以及2的技術中，在搖杆、轉矩臂中，在負荷傳感器之外另行設置了 加速度傳感器，按照規定的步驟合成該加速度傳感器的輸出信號和負荷傳感器的輸出信 號，從而從負荷傳感器的輸出信號去除與搖杆的固有振動相伴的變動。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1 :日本特開2006-184135號公報
[0007] 專利文獻2 :日本特開昭58-90135號公報
[0008] 專利文獻3 :日本特開平1-138836號公報
【發明內容】
[0009] 發明所要解決的技術問題
[0010] 如以上那樣，在具備搖動式的測力計的以往的系統中，關於負荷傳感器的輸出信 號中包含的變動分量，作為與搖杆的固有振動相伴的噪聲而將其去除的情況較多。但是，在 以往的系統中，由於沒有抑制搖杆的固有振動自身，所以特別在想要提高控制響應時，有由 於起因於該固有振動的共振而產生振蕩、發散等不穩定現象的擔心。因此，在以往的搖動式 的測力計系統中，高響應並且穩定的控制是困難的。
[0011] 本發明的目的在於提供一種能夠實施高響應並且穩定的控制的測力計系統的控 制裝置。
[0012] 解決技術問題的技術方案
[0013] (1)為了達成上述目的，本發明提供一種測力計系統（例如後述測力計系統1) 的控制裝置（例如後述的控制裝置5、5A、5B、5CjD)，該測力計系統具備：搖動式的測力計 (例如後述測力計2)，與負荷連接；逆變器（例如後述逆變器3)，對該測力計供給電力；以 及負荷傳感器（例如後述負荷傳感器26)，經由從所述測力計的搖杆延伸的轉矩臂（例如 後述轉矩臂27)檢測在該搖杆產生的轉矩。其特徵在於，該控制裝置具備：主控制裝置（例 如後述轉矩控制裝置6)，根據所述負荷傳感器的輸出信號，輸出主信號（Tdy_ref);以及固 有振動抑制單元（例如後述固有振動抑制電路7)，對所述主信號進行校正以抑制所述搖杆 的固有振動，並且作為控制輸入信號（Tdy_ref'）輸入到所述逆變器，所述固有振動抑制單 元具備：微分補償器（例如後述微分補償器71)，對所述負荷傳感器的輸出信號（LC_det) 或者使用規定的近似公式而計算出的所述負荷傳感器的近似信號（Pmdl_det)實施微分運 算；以及減法器（例如後述減法器72)，通過從所述主信號減去所述微分補償器的輸出信號 來校正該主信號。
[0014] (1)在具備搖杆的測力計中，從向逆變器的輸入到負荷傳感器的輸出的傳遞函 數通過2次延遲標準形而被近似地表現，但在本發明中，通過用微分補償器校正向這樣 的控制對象的控制輸入信號，能夠以抑制搖杆的固有振動的方式對控制對象提供傾斜 (Dumping)。在本發明的控制裝置中，通過設置具備這樣的微分補償器的固有振動抑制單 元，能夠抑制搖杆的固有振動自身，甚至從負荷傳感器的輸出信號去除不需要的轉矩變動 分量。因此，根據本發明，不用在機械裝置中設置以往必要的加速度傳感器就能夠從負荷傳 感器得到穩定的輸出信號。另外，通過利用這樣的固有振動抑制單元抑制搖杆的固有振動， 能夠在主控制裝置中實施穩定並且高響應的測力計的控制。
[0015] (2)在該情況下，所述控制裝置還具備：振動輸出運算部（例如後述振動輸出運算 部81A)，將輸入到所述逆變器的控制輸入信號或者與其成比例的信號與規定的反饋信號之 和作為輸入，根據對從所述逆變器的輸入至所述負荷傳感器的輸出通過規定的傾斜係數以 及所述搖杆的固有振動頻率而附加特徵的近似公式，輸出所述近似信號；延遲補償器（例 如後述延遲補償器82A、82B)，具備使所述近似信號延遲規定的浪費時間的浪費時間延遲要 素（例如後述e^dl's);以及偏差補償器（例如後述偏差補償器83A)，以使所述延遲補償器 的輸出信號（LCmcl_det)與所述負荷傳感器的輸出信號（LC_det)的偏差（err)成為最小 的方式，向所述振動輸出運算部輸出所述反饋信號，所述微分補償器將輸入到所述延遲補 償器的所述近似信號作為輸入。
[0016] (2)在從逆變器的輸入到負荷傳感器的輸出的系統中，包含各種延遲。在本發明 中，設置根據以搖杆的固有振動頻率以及傾斜係數為特徵的近似公式而輸出近似信號的振 動輸出運算部，而且，將通過延遲補償器以及偏差補償器實施規定的浪費時間量的相位超 前補償而得到的近似信號輸入到微分補償器，從而能夠在降低幹擾以及延遲的影響的同時 更可靠地抑制搖杆的固有振動。
[0017] (3)在該情況下，所述延遲補償器被構成為連接所述浪費時間延遲要素（例如後 述，dl 's)、和從所述近似信號去除噪聲的低通濾波器要素（例如後述Pfmdl (s))。
[0018] (3)有時在從逆變器的輸入到負荷傳感器的輸出的系統中，設置用於去除高頻的 頻率區域的噪聲的濾波器。在本發明中，通過連接浪費時間延遲要素以及低通濾波器要素 來構成延遲補償器，能夠將浪費時間量的相位超前補償、以及補償實際的負荷傳感器的檢 測特性而得到的近似信號輸入到微分補償器。由此，能夠更可靠地抑制搖杆的固有振動。
[0019] (4)在該情況下，優選的是，所述控制裝置還具備：比例要素（例如後述比例要素 84C)，對輸入到所述逆變器的控制輸入信號乘以規定的係數；以及加法器（例如後述加法 器85C)，將該比例要素的輸出信號與所述反饋信號之和輸入到所述振動輸出運算部。
[0020] (4)有時在從逆變器的輸入至負荷傳感器的輸出的系統中，為了將其直流增益特 性校正為適當的特性，將對控制輸入信號乘以規定的係數而得到的信號輸入到逆變器。在 本發明中，通過將對輸入到逆變器的控制輸入信號乘以規定的係數而得到的結果與反饋信 號之和輸入到振動輸出運算部，能夠將考慮了上述直流增益特性的校正的近似信號輸入到 微分補償器。由此，能夠更可靠地抑制搖杆的固有振動。
[0021] (5)在該情況下，將ωη設為所述搖杆的固有振動頻率，將ζ設為傾斜係數，將S 設為拉普拉斯算子，用下述傳遞函數Pmdl (S)來定義所述近似公式，將K設為大於0且小於1 的任意的常數，將IA^pf(S)設為相對次數1以上的任意的傳遞函數，用具有偽微分特性的 下述傳遞函數Hut(S)來定義關於所述微分補償器的傳遞函數。
[0022] [式 1]
【權利要求】
1. 一種測力計系統的控制裝置，具備： 搖動式的測力計，與負荷連接； 逆變器，對該測力計供給電力；以及 負荷傳感器，經由從所述測力計的搖杆延伸的轉矩臂，檢測在該搖杆產生的轉矩， 所述測力計系統的控制裝置的特徵在於，具備： 主控制裝置，根據所述負荷傳感器的輸出信號，輸出主信號；以及 固有振動抑制單元，對所述主信號進行校正以抑制所述搖杆的固有振動，並且作為控 制輸入信號輸入到所述逆變器， 所述固有振動抑制單元具備： 微分補償器，對所述負荷傳感器的輸出信號或者使用規定的近似公式而計算出的所述 負荷傳感器的近似信號實施微分運算；以及 減法器，通過從所述主信號減去所述微分補償器的輸出信號來校正該主信號。
2. 根據權利要求1所述的測力計系統的控制裝置，其特徵在於，還具備： 振動輸出運算部，將輸入到所述逆變器的控制輸入信號或者與其成比例的信號與規定 的反饋信號之和作為輸入，根據對從所述逆變器的輸入至所述負荷傳感器的輸出通過規定 的傾斜係數以及所述搖杆的固有振動頻率而附加特徵的近似公式，輸出所述近似信號； 延遲補償器，具備使所述近似信號延遲規定的浪費時間的浪費時間延遲要素；以及 偏差補償器，以使所述延遲補償器的輸出信號與所述負荷傳感器的輸出信號的偏差成 為最小的方式，向所述振動輸出運算部輸出所述反饋信號， 所述微分補償器將輸入到所述延遲補償器的所述近似信號作為輸入。
3. 根據權利要求2所述的測力計系統的控制裝置，其特徵在於， 所述延遲補償器被構成為連接所述浪費時間延遲要素、和從所述近似信號去除噪聲的 低通濾波器要素。
4. 根據權利要求2或者3所述的測力計系統的控制裝置，其特徵在於，還具備： 比例要素，對輸入到所述逆變器的控制輸入信號乘以規定的係數；以及 加法器，將該比例要素的輸出信號與所述反饋信號之和輸入到所述振動輸出運算部。
5. 根據權利要求2至4中的任意一項所述的測力計系統的控制裝置，其特徵在於， 將ωη設為所述搖杆的固有振動頻率，將ζ設為傾斜係數，將s設為拉普拉斯算子，用 下述傳遞函數Pmdl (s)來定義所述近似公式， 將K設為大於O且小於1的任意的常數，將IA^pf(S)設為相對次數1以上的任意的傳 遞函數，用具有偽微分特件的下述傳遞函數H_(s)來定義所述微分補償器的傳遞函數，
【文檔編號】G01M17/007GK104380067SQ201380027761
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年5月28日 優先權日:2012年5月29日
【發明者】高橋利道 申請人:株式會社明電舍