JP3072994B2 - トラツキングフイルタ付制御回路 - Google Patents
トラツキングフイルタ付制御回路Info
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- JP3072994B2 JP3072994B2 JP01066189A JP6618989A JP3072994B2 JP 3072994 B2 JP3072994 B2 JP 3072994B2 JP 01066189 A JP01066189 A JP 01066189A JP 6618989 A JP6618989 A JP 6618989A JP 3072994 B2 JP3072994 B2 JP 3072994B2
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- signal
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、制御回路系のトラツキングフイルタに係
り、特に狭周波数域のゲインおよび位相特性を任意に設
定するのに好適な位相可変形トラツキングフイルタに関
する。
り、特に狭周波数域のゲインおよび位相特性を任意に設
定するのに好適な位相可変形トラツキングフイルタに関
する。
従来、信号から特定の周波数成分だけを抽出する方法
としてもつとも一般的なものにバンドパスフイルタがあ
る。しかし、本方式を制御回路に導入すると特定の周波
数成分は抽出可能であるが、その近傍の位相特性が乱れ
てしまうので実際には適用しにくい。また、抽出する周
波数を外部信号に同期させる場合扱いにくい。これらの
欠点を除去した方法としては第４図に示したトラツキン
グフイルタがある。トラツキングフイルタ１には信号入
力ｘと周波数指令入力があり、出力は信号ｘのうち周
波数の成分xfが得られる。この原理を以下、数式を利
用して説明する。入力信号ｘはフーリエ級数に展開する
と、式（１）となる。
としてもつとも一般的なものにバンドパスフイルタがあ
る。しかし、本方式を制御回路に導入すると特定の周波
数成分は抽出可能であるが、その近傍の位相特性が乱れ
てしまうので実際には適用しにくい。また、抽出する周
波数を外部信号に同期させる場合扱いにくい。これらの
欠点を除去した方法としては第４図に示したトラツキン
グフイルタがある。トラツキングフイルタ１には信号入
力ｘと周波数指令入力があり、出力は信号ｘのうち周
波数の成分xfが得られる。この原理を以下、数式を利
用して説明する。入力信号ｘはフーリエ級数に展開する
と、式（１）となる。
ｘ＝a0＋a1cosωｔ＋a2cos2ωｔ＋… ＋b1sinωｔ＋b2sin2ωｔ＋ …（１） ここで、 ω＝２π,t:時間,a,b:フーリエ係数。
式（１）に周波数指令（角周波数ω）に一致した三
角関数で構成される式（２）の変換T0をほどこす。
角関数で構成される式（２）の変換T0をほどこす。
T0xを計算すると、 となる。ここで三角関数の積の公式を適用すると となる。周波数に対して十分小さい遮断周波数のロー
パスフイルタ（LPF）に通すとxcは となる。同様に信号xsは となる。これらの逆変換 T0 t＝［cos ωｔ−sin ωｔ］ …（７） をほどこすと周波数に一致した出力xfだけ得られる。
パスフイルタ（LPF）に通すとxcは となる。同様に信号xsは となる。これらの逆変換 T0 t＝［cos ωｔ−sin ωｔ］ …（７） をほどこすと周波数に一致した出力xfだけ得られる。
このトラツキングフイルタ回路を用いた従来の装置と
しては、例えば特開昭52−93853号に挙げられているも
のがある。以下この公報で述べられている方法を第５図
により説明する。
しては、例えば特開昭52−93853号に挙げられているも
のがある。以下この公報で述べられている方法を第５図
により説明する。
トラツキングフイルタ１の最初の処理は による周波数変換である。そして第２の処理によつてロ
ーパスフイルタにかけられ、x2,y2の信号が得られる。
最後に、逆変換Tt をほどこすことにより出力xf,yfが得られる。この出力
信号xy,yfは入力信号x,yの信号のうち、周波数に同期
した成分が抽出されたものになる。これらの信号をx,y
各々の位相補償回路２の信号に重畳させ、第２の位相補
償回路３を調整することにより、希望する周波数のみフ
イードバツクゲインを高めたり、位相進み動作を持たせ
ることができる。このような制御回路を電磁軸受の制御
装置に適用するとロータの振動が低振幅化できる。
ーパスフイルタにかけられ、x2,y2の信号が得られる。
最後に、逆変換Tt をほどこすことにより出力xf,yfが得られる。この出力
信号xy,yfは入力信号x,yの信号のうち、周波数に同期
した成分が抽出されたものになる。これらの信号をx,y
各々の位相補償回路２の信号に重畳させ、第２の位相補
償回路３を調整することにより、希望する周波数のみフ
イードバツクゲインを高めたり、位相進み動作を持たせ
ることができる。このような制御回路を電磁軸受の制御
装置に適用するとロータの振動が低振幅化できる。
従来の他の装置として特開昭61−262225号に挙げれて
いる第６図のものもある。トラツキングフイルタ１は第
５図と同一であるが、抽出したxfとyfを互にクロスする
ように元の位相補償回路２に加算する。このようにする
ことによりロータ系では減衰作用が期待できる。一方、
ばね作用（比例動作）が必要な場合には対応できない欠
点がある。
いる第６図のものもある。トラツキングフイルタ１は第
５図と同一であるが、抽出したxfとyfを互にクロスする
ように元の位相補償回路２に加算する。このようにする
ことによりロータ系では減衰作用が期待できる。一方、
ばね作用（比例動作）が必要な場合には対応できない欠
点がある。
上記従来技術の制御方式では、比例および微分回路か
らなる位相補償回路が４個必要であり、回路が複雑にな
るとともに、微調整が難かしい欠点がある。
らなる位相補償回路が４個必要であり、回路が複雑にな
るとともに、微調整が難かしい欠点がある。
本発明の目的は、回路構成が単純でかつ、特定の周波
数のゲインおよび位相特性を任意に調整可能な位相可変
形トラツキングフイルタを提供することにある。
数のゲインおよび位相特性を任意に調整可能な位相可変
形トラツキングフイルタを提供することにある。
上記目的は、トラツキングフイルタの第３の処理であ
る変換を第１の変換の逆変換とせず、第３の変換を下式
のように変更することにより達成される。即ち、第１の
変換T1、第３の変換をT3とすると、 となる変換を用いる。
る変換を第１の変換の逆変換とせず、第３の変換を下式
のように変更することにより達成される。即ち、第１の
変換T1、第３の変換をT3とすると、 となる変換を用いる。
〔作用〕 位相可変形トラツキングフイルタの第３の変換T3は であるから、 の場合は、 T3＝［cos（ωｔ＋φ）−sin（ωｔ＋φ） …（14） となる。
の場合には、 となる。式（14），（16）の示すところは、LPFの出力
から特定の周波数に復元（変換）するとき、位相進みφ
をもつた三角関数で復元することを意味している。
から特定の周波数に復元（変換）するとき、位相進みφ
をもつた三角関数で復元することを意味している。
この方式により、位相進みφを任意に設定することに
より、比例ゲインと微分ゲインが簡単に調整できる。こ
れらの信号を位相補償回路の信号に加算することによ
り、特定の周波数だけゲインを高めたり位相進みを大き
くしたりできる。
より、比例ゲインと微分ゲインが簡単に調整できる。こ
れらの信号を位相補償回路の信号に加算することによ
り、特定の周波数だけゲインを高めたり位相進みを大き
くしたりできる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。変
位信号ｘは位相補償器２に入力され、その演算結果はパ
ワアンプ５に入力され、制御電流をアクチユエータ（記
載せず）に流す。このような方法はサーボ制御方式の基
本構成である。
位信号ｘは位相補償器２に入力され、その演算結果はパ
ワアンプ５に入力され、制御電流をアクチユエータ（記
載せず）に流す。このような方法はサーボ制御方式の基
本構成である。
さて、この検出した変位信号Ｘを位相可変形トラツキ
ングフイルタ４に入力すると、変位振動成分の内、周波
数に同期し、さらに位相進みφなる信号が得られる。
この信号に適当な倍率αを掛け、位相補償器２の信号に
重畳させる。このようにすることにより、周波数指令
に一致した周波数域だけ制御系の特性を変化させること
になる。
ングフイルタ４に入力すると、変位振動成分の内、周波
数に同期し、さらに位相進みφなる信号が得られる。
この信号に適当な倍率αを掛け、位相補償器２の信号に
重畳させる。このようにすることにより、周波数指令
に一致した周波数域だけ制御系の特性を変化させること
になる。
位相可変形トラツキングフイルタ４の変換を とすると、トラツキングフイルタの出力信号xfは、次の
ようになる。
ようになる。
xf＝α｛a1cos（ωｔ＋φ）＋b1sin（ωｔ＋φ）｝…
（18） となる。変位信号の周波数同期成分が xf0＝a1cosωｔ＋b1sinωｔ …（19） であることに注意するとxfは位相進みが原信号に比べて
φでゲインがα倍されていることを示している。したが
つて、第５図で説明した第２の位相補償器３が不要とな
るとともに位相指令φを変えることにより任意の位相進
みに設定することができる。
（18） となる。変位信号の周波数同期成分が xf0＝a1cosωｔ＋b1sinωｔ …（19） であることに注意するとxfは位相進みが原信号に比べて
φでゲインがα倍されていることを示している。したが
つて、第５図で説明した第２の位相補償器３が不要とな
るとともに位相指令φを変えることにより任意の位相進
みに設定することができる。
第２図は位相可変形トラツキングフイルタの構成を示
した一実施例である。周波数指令はPLL回路６に入力
され、もう一つの入力′の位相差に応じてPLL回路内
にあるVCOにより出力Ｎ′を出す。次にデイバイド数
Ｎのカウンタ７に入力され、1/NされPLL回路に再入力さ
れる。PLL回路は′がに一致するように動作し安定
する。カウンタ７は同時０〜Ｎの信号（番地）を出力し
ていて正弦波を記入されたROM8a,8bから刻々、信号が発
生する。これらの信号と入力信号ｘを掛算器9a,9bで演
算する。演算結果はローパスフイルタ10a,10bにより周
波数指令に一致した成分が直流出力となり得られる。
した一実施例である。周波数指令はPLL回路６に入力
され、もう一つの入力′の位相差に応じてPLL回路内
にあるVCOにより出力Ｎ′を出す。次にデイバイド数
Ｎのカウンタ７に入力され、1/NされPLL回路に再入力さ
れる。PLL回路は′がに一致するように動作し安定
する。カウンタ７は同時０〜Ｎの信号（番地）を出力し
ていて正弦波を記入されたROM8a,8bから刻々、信号が発
生する。これらの信号と入力信号ｘを掛算器9a,9bで演
算する。演算結果はローパスフイルタ10a,10bにより周
波数指令に一致した成分が直流出力となり得られる。
他方、位相進み指令φに応じ、カウンタ７で出力され
る信号（番地）をアドレスシフター11で番地をずらす。
ROMに記憶している正弦波が１周期とすると、シフト量
は となる。このシフトされた番地に対応してROM8c,8dから
位相が8a,8bに対してφだけ進んだ信号が出力される。
この信号とフイルタの出力とを掛算器9c,9dで演算して
その結果を加算することにより目的が達成される。
る信号（番地）をアドレスシフター11で番地をずらす。
ROMに記憶している正弦波が１周期とすると、シフト量
は となる。このシフトされた番地に対応してROM8c,8dから
位相が8a,8bに対してφだけ進んだ信号が出力される。
この信号とフイルタの出力とを掛算器9c,9dで演算して
その結果を加算することにより目的が達成される。
他の実施例として第６図のトラツキングフイルタの代
りに位相可変形トラツキングフイルタ４を使用したもの
である。このように構成すると、クロス入力xf,yfは任
意の位相角に設定できるので一段と効果が高くなる。本
図ではトラツキングフイルタの出力xf,yfをクロスして
接続したが、第５図のように直接結合しても、位相指令
φを適当に調整することにより目的を達成できる。
りに位相可変形トラツキングフイルタ４を使用したもの
である。このように構成すると、クロス入力xf,yfは任
意の位相角に設定できるので一段と効果が高くなる。本
図ではトラツキングフイルタの出力xf,yfをクロスして
接続したが、第５図のように直接結合しても、位相指令
φを適当に調整することにより目的を達成できる。
本発明によれば、新たな位相補償回路を設けることな
く、希望する周波数の近傍の位相補償が可能であり、制
御系のトラツキングフイルタとして大きな効果が期待で
きる。また、位相進みをROMの番地をシフトすることに
より簡単に実現できるので回路の複雑化が避けられる。
く、希望する周波数の近傍の位相補償が可能であり、制
御系のトラツキングフイルタとして大きな効果が期待で
きる。また、位相進みをROMの番地をシフトすることに
より簡単に実現できるので回路の複雑化が避けられる。
第１図は本発明の一実施例のブロツク線図、第２図は第
１図の位相可変トラツキングフイルタの構成を示すブロ
ツク線図、第３図は２信号入力系の他の実施例を示すブ
ロツク線図、第４図は従来のトラツキングフイルタの機
能を示すブロツク線図、第５図は従来のトラツキングフ
イルタを制御系のフイルタとして使用した公知例、第６
図は従来のトラツキングフイルタを制御系のフイルタと
して使用した他の従来例である。 １……トラツキングフイルタ、２……第１の位相補償回
路、３……第２の位相補償回路、４……位相可変形トラ
ツキングフイルタ、５……パワアンプ,6……PLL回路、
７……カウンタ、８……ROM、９……掛算器、10……ロ
ーパスフイルタ。
１図の位相可変トラツキングフイルタの構成を示すブロ
ツク線図、第３図は２信号入力系の他の実施例を示すブ
ロツク線図、第４図は従来のトラツキングフイルタの機
能を示すブロツク線図、第５図は従来のトラツキングフ
イルタを制御系のフイルタとして使用した公知例、第６
図は従来のトラツキングフイルタを制御系のフイルタと
して使用した他の従来例である。 １……トラツキングフイルタ、２……第１の位相補償回
路、３……第２の位相補償回路、４……位相可変形トラ
ツキングフイルタ、５……パワアンプ,6……PLL回路、
７……カウンタ、８……ROM、９……掛算器、10……ロ
ーパスフイルタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 高橋 直彦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−134525（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−227111（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−35007（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−72916（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−53484（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭59−49549（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭63−29298（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 17/00 - 17/08
Claims (1)
- 【請求項１】位相補償回路と、基準パルス列に同期した
第１の正弦波および第１の余弦波を入力信号に掛け合わ
せる手段と、前記掛け合わせた信号をローパスフィルタ
介して基準パルス列に同期した調和成分のみを抽出する
トラッキングフィルタとを有するトラッキングフィルタ
付制御回路において、 前記第１の正弦波および前記第１の余弦波に位相差を付
加し、第２の正弦波と第２の余弦波を生成する手段を設
け、前記第１の正弦波および第１の余弦波に入力信号を
掛け合わせ前記ローパスフィルタを通した出力信号に前
記第２の正弦波及び第２の余弦波を掛け合わせ、その出
力信号を加算して所定の位相差の出力を得られるように
したことを特徴とするトラッキングフィルタ付制御回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01066189A JP3072994B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | トラツキングフイルタ付制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01066189A JP3072994B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | トラツキングフイルタ付制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02246510A JPH02246510A (ja) | 1990-10-02 |
| JP3072994B2 true JP3072994B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=13308650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01066189A Expired - Fee Related JP3072994B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | トラツキングフイルタ付制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3072994B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP01066189A patent/JP3072994B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02246510A (ja) | 1990-10-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |