JPH0698580A - Motor controller - Google Patents

Motor controller

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JPH0698580A
JPH0698580A JP4242133A JP24213392A JPH0698580A JP H0698580 A JPH0698580 A JP H0698580A JP 4242133 A JP4242133 A JP 4242133A JP 24213392 A JP24213392 A JP 24213392A JP H0698580 A JPH0698580 A JP H0698580A
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JP
Japan
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speed
torque
motor
current
load
Prior art date
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Pending
Application number
JP4242133A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Tadakuma
進 多田隈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0698580A publication Critical patent/JPH0698580A/en
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To avoid a resonance and attenuate a shaking caused by an external disturbance and a torque ripple quickly by a method wherein torques and a revolution on both ends of an elastic coupling means are estimated from the revolution of a motor and a motor current to compensate a current reference value. CONSTITUTION:A system by which a motor is coupled with a load with an elastic coupling means is composed of a speed controller 1, a current controller 2, a torque conversion factor block 3, the transfer function block 4 of a rotation system, the transfer function block 5 of a mechanical shaft and the transfer function block 6 of a load. A monitor 10 is provided and the armature current ia of the motor and the motor speed nm are inputted to it. The monitor 10 estimates the output torque taus of the mechanical shaft, the load torque taul and nl as unknown parameters and outputs them. Those output signals are introduced into a compensation operating circuit 20 and the compensation operating circuit 20 generates a correction signal which corrects a current reference supplied from the speed controller 1 to the current controller 2 and outputs it.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、弾性結合手段を介して
負荷が結合されている電動機の回転速度を、速度目標値
に一致するように速度制御器および電流制御器を介して
制御する電動機制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor for controlling the rotation speed of a motor to which a load is coupled via elastic coupling means, via a speed controller and a current controller so as to match a speed target value. The present invention relates to a control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】電動機、たとえば直流電動機の速度制御
においては、一般に、検出された電動機速度を与えられ
た速度目標値に一致させるための電流基準、言い換えれ
ば、速度目標値と検出速度との差(速度偏差)をゼロに
するための電流基準を速度制御器で作り、その電流基準
に従った電動機電流になるように電流制御器を介して電
流制御する。
2. Description of the Related Art In speed control of an electric motor, for example, a DC electric motor, a current reference for matching a detected electric motor speed with a given speed target value, in other words, a difference between the speed target value and the detected speed. A current reference for making the (speed deviation) zero is created by a speed controller, and the current is controlled via the current controller so that the motor current conforms to the current reference.

【0003】図4は一般的な電動機の駆動回路を示すも
のである。電動機Mは直流機で代表させている。この駆
動回路においては、電動機Mに電源Vs から直流リアク
トルLs を介して電流ia を供給することにより、電動
機速度nm が達成されることを一般的に示している。電
動機Mには機械負荷FWが結合されている。このような
電動機Mと機械負荷FWとの間を、弾性結合手段を介し
て結合することがある。ここで弾性結合手段としては、
電動機Mと機械負荷FWとの間を結合する機械軸自体が
フレキシブルである場合と、剛体の機械軸を結合する継
手がフレキシブルである場合と、さらに機械軸および継
手の両方がフレキシブルである場合との3つの場合があ
りうる。ここでは、一例として機械軸Sがフレキシブル
であるとして説明を進める。電動機Mと機械負荷FWと
の間をフレキシブルな機械軸Sを介して結合している場
合、一方では機械軸Sで脈動トルクを吸収しそこで脈動
トルクを遮断するという作用を持っているが、その反
面、電動機Mと負荷FWとが一体でなくなるために、負
荷FWの速度を直接的に制御することはできず、機械軸
Sを介して間接的にしか制御することができないという
不都合がある。言い換えれば、実際に希望する制御対象
を直接制御することができない、という不都合がある。
また、負荷FW側で外乱を受けたとき、それを抑制した
り、減衰を早めたりする制御は電動機側でしかできない
ので、有効な対策を講じにくい、という不都合もある。
FIG. 4 shows a drive circuit of a general electric motor. The electric motor M is represented by a DC machine. In this drive circuit, it is generally shown that the motor speed n m is achieved by supplying the motor M with a current i a from a power supply V s via a DC reactor L s . A mechanical load FW is coupled to the electric motor M. The electric motor M and the mechanical load FW may be coupled via elastic coupling means. Here, as the elastic coupling means,
A case where the machine shaft itself connecting the electric motor M and the machine load FW is flexible, a case where the joint connecting the mechanical shafts of the rigid bodies is flexible, and a case where both the machine shaft and the joint are flexible. There are three possible cases. Here, as an example, the description will proceed assuming that the mechanical axis S is flexible. When the electric motor M and the mechanical load FW are coupled via the flexible mechanical shaft S, on the other hand, the mechanical shaft S has an action of absorbing the pulsating torque and interrupting the pulsating torque thereat. On the other hand, since the electric motor M and the load FW are not integrated, the speed of the load FW cannot be directly controlled, and can be indirectly controlled via the mechanical axis S. In other words, there is the inconvenience that the desired control target cannot be directly controlled.
Further, when a disturbance on the load FW side is received, control for suppressing the disturbance or speeding up the damping can be performed only on the side of the electric motor, so that it is difficult to take effective measures.

【0004】このような問題に対する一つの解決法が図
5に示す制御回路方式である。図に示す制御系には、速
度制御器1、電流制御器2、トルク変換係数ブロック
3、回転系の伝達関数ブロック4、機械軸Sの伝達関数
ブロック5、および負荷となる機械系の伝達関数ブロッ
ク6がそれぞれ示されている。符号10は詳細には図6
に示されているような観測器であって、電機子電流ia
と電動機速度nm を入力し、与えられた状態方程式を基
にして、検出の難しい変数として、機械軸の出力トルク
τs 、負荷トルクτL 、および負荷の回転速度nL を推
定する。図において推定値には、便宜上、当該変数を表
す記号にかっこを付して示している。図5の回路には、
上記各ブロックのほかに、比較器7、加算器8、変換係
数ブロック11〜15も設けられている。
One solution to this problem is the control circuit system shown in FIG. The control system shown in the figure includes a speed controller 1, a current controller 2, a torque conversion coefficient block 3, a transfer function block 4 of a rotary system, a transfer function block 5 of a machine axis S, and a transfer function of a mechanical system as a load. Blocks 6 are shown respectively. Reference numeral 10 is shown in detail in FIG.
And an armature current i a
And the motor speed n m are input, and the output torque τ s of the machine shaft, the load torque τ L , and the rotational speed n L of the load are estimated as variables that are difficult to detect based on the given equation of state. In the figure, for the sake of convenience, the estimated value is shown with the symbol representing the variable in parentheses. The circuit of FIG.
In addition to the above blocks, a comparator 7, an adder 8 and transform coefficient blocks 11 to 15 are also provided.

【0005】ここで、まず図6を参照して観測器10の
機能について説明する。図の左半分は制御対象のシステ
ムを状態変換表示し、それをブロック化したものであっ
て、uは入力変数、xは状態変数、yは検出された出力
変数である。系行列ブロックA、入力行列ブロックB、
および出力行列ブロックCと呼ばれるブロックが表現さ
れている。この観測器はその数学モデルと言うべきもの
であって、すべてソフトウェアで作られる。観測器にお
いては、制御対象における新しい変数zを用いてサブシ
ステムを作り、入力変数u、出力変数yを観測器に導入
して、未知の状態変数x(機械軸の出力トルクτs 、負
荷トルクτL 、負荷の回転速度nL )を推定する。ブロ
ック(A),(B),(C)(これらの推定値を表すブ
ロックないおし変数は本来は当該符号の上に山形のハッ
ト記号を付して表現されるが、ここでは便宜上、かっこ
を付して表している)はそれぞれサブシステムにおける
系行列ブロック、入力行列ブロック、出力行列ブロック
を表しており、またブロック(D),(J)はそれぞれ
変換行列ブロックを表している。なお、x* およびz*
(符号*は本来は「ドット」符号で表現されるが、ここ
では便宜上「*」で代用している)は、制御対象および
観測器内部において用いられる中間変数を表している。
The function of the observer 10 will be described first with reference to FIG. The left half of the figure is a state conversion display of the system to be controlled, which is blocked, where u is an input variable, x is a state variable, and y is a detected output variable. System matrix block A, input matrix block B,
And a block called output matrix block C is represented. This observer should be called the mathematical model, and it is made entirely by software. In the observer, a subsystem is created using a new variable z in the controlled object, and an input variable u and an output variable y are introduced into the observer, and unknown state variables x (output torque τ s of the mechanical axis, load torque) τ L , load rotation speed n L ) is estimated. Blocks (A), (B), and (C) (The original block variables that represent these estimated values are originally represented by attaching a mountain-shaped hat symbol on top of the relevant symbols, but here, for convenience, parentheses are used. Represents a system matrix block, an input matrix block, and an output matrix block in the subsystem, and blocks (D) and (J) respectively represent a transformation matrix block. Note that x * and z *
(The symbol * is originally represented by a "dot" symbol, but is replaced by "*" for convenience here) represents an intermediate variable used inside the controlled object and the observer.

【0006】図6の観測器を用いることによって、電動
機システムにおいて検出された変数(図5の電機子電流
a および電動機速度nm )は変換行列ブロックDによ
って変数変換されて導かれ、未知変数(x)(機械軸S
の推定出力トルク(τs )、推定負荷トルク(τL )、
負荷の推定回転速度(nL ))は、変数zを出力行列ブ
ロックCにより変数変換して求められる。このように観
測器は数学的手段によって、直接検出の難しい変数をも
正確に把握することができる。
By using the observer of FIG. 6, the variables detected in the motor system (the armature current i a and the motor speed n m of FIG. 5) are variable-converted and introduced by the conversion matrix block D, and unknown variables are obtained. (X) (machine axis S
Estimated output torque (τ s ), estimated load torque (τ L ),
The estimated rotation speed (n L ) of the load is obtained by converting the variable z into a variable by the output matrix block C. In this way, the observer can accurately grasp variables that are difficult to detect directly by mathematical means.

【0007】ここで図5に戻って、主ループは速度目標
値nと電動機速度nm とを比較器7で比較してその偏
差を求め、その偏差をゼロにするように動作する速度制
御ループになっている。電動機の制御特性を変更するた
めに観測器10の5つの出力、すなわち、電機子電流i
a 、電動機速度nm 、機械軸の出力トルク(τs )、負
荷トルク(τL )、および負荷の回転速度(nL )に、
それぞれ係数変換ブロック11、12、13、14およ
び15においてそれぞれ係数f1 、f2 、f3、f4
よびf5 を乗じて、加算器8において速度制御器1の出
力に加え合わせている。この方式は、いわゆる最適制御
方式と言われるもので、要求される制御特性に応じて係
数f1 、f2 、f3 、f4 、f5 を調整することによっ
て所望の目的を達成する。しかしながら、最適制御の本
来の目的は入力量(この場合は、速度制御器1から電流
制御器2に与えられる「電流指令」)が過大にならない
ように、また出力変数(この場合は、電機子電流ia
電動機速度nm 、機械軸の出力トルク(τs )、負荷の
回転速度(nL ))が過大にならないような評価関数を
選び、それを実現するような係数f1 〜f5 を決定する
ことである。したがって、全体的なバランスを考えた制
御方式ではあるが、特定の用途、たとえば軸振動を極力
抑制したい場合などのように、特定の目的を実現するの
には不十分である。
Returning now to FIG. 5, the main loop compares the target speed value n * and the motor speed n m with the comparator 7 to find the deviation, and operates to make the deviation zero. It's a loop. In order to change the control characteristics of the motor, the five outputs of the observer 10, namely, the armature current i
a , motor speed nm , machine shaft output torque (τ s ), load torque (τ L ), and load rotation speed (n L ),
Coefficients f 1 , f 2 , f 3 , f 4 and f 5 are respectively multiplied in coefficient conversion blocks 11, 12, 13, 14 and 15 and added to the output of the speed controller 1 in an adder 8. This method is a so-called optimum control method, and achieves a desired purpose by adjusting the coefficients f 1 , f 2 , f 3 , f 4 , f 5 according to the required control characteristics. However, the original purpose of the optimum control is to prevent the input amount (in this case, the “current command” given from the speed controller 1 to the current controller 2) from becoming excessive, and to control the output variable (in this case, the armature). Current i a ,
Select an evaluation function such that the motor speed nm , the output torque (τ s ) of the machine shaft, and the rotation speed (n L ) of the load do not become excessive, and determine the coefficients f 1 to f 5 that realize it. That is. Therefore, it is a control method considering the overall balance, but it is insufficient for realizing a specific purpose in a specific application, for example, in a case where it is desired to suppress shaft vibration as much as possible.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電動機と負
荷が弾性結合手段で結合されているシステムにおいて、
負荷側に共振が発生したり、一度発生した振動がいつま
でも減衰しなかったりしたとき、電動機側でその振動を
減衰させるように制御しうる電動機制御装置を提供する
ことを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a system in which an electric motor and a load are coupled by elastic coupling means,
An object of the present invention is to provide an electric motor control device capable of controlling the electric motor so as to damp the vibration when resonance occurs on the load side or vibration that has once occurred is not damped forever.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明による電動機制御装置は、電動機回転速度およ
び電動機電流を用いて弾性結合手段の両端のトルクおよ
び回転速度を推定する観測器と、この観測器によって推
定された弾性結合手段のトルクおよび回転速度が弾性結
合手段の両端でそれぞれ一致するように速度制御器から
電流制御器に供給される電流基準を補正する補償演算手
段とを備えたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an electric motor control device according to the present invention comprises an observer for estimating the torque and the rotational speed at both ends of an elastic coupling means by using the electric motor rotational speed and the electric motor current. Compensation calculation means is provided to correct the current reference supplied from the speed controller to the current controller so that the torque and rotation speed of the elastic coupling means estimated by this observer match at both ends of the elastic coupling means. It is characterized by that.

【0010】[0010]

【作用】本発明の電動機制御装置においては、観測器の
出力信号すなわち推定値を操作することにより、弾性結
合手段をあたかも剛体であるかのように作動させること
ができる。したがって、電動機と負荷とが弾性結合手段
を介して結合されている場合においても、負荷である機
械系が共振等を起こすことなく、外乱やトルクリップル
による系の動揺を急速に減衰させることができる。
In the motor controller of the present invention, the elastic coupling means can be operated as if it were a rigid body by manipulating the output signal of the observer, that is, the estimated value. Therefore, even when the electric motor and the load are coupled via the elastic coupling means, it is possible to rapidly damp system oscillation due to disturbance or torque ripple without causing resonance or the like in the mechanical system that is the load. .

【0011】本発明の主たるねらいは、評価関数を参照
するような全体的なバランスを考慮した制御ではなく、
観測器の出力信号を操作し、弾性結合手段があたかも剛
体であるかのように作動させるための電動機制御技術に
ある。
The main purpose of the present invention is not control considering the overall balance such as referring to the evaluation function, but
This is a motor control technique for manipulating the output signal of the observer to operate the elastic coupling means as if it were a rigid body.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings.

【0013】図1は本発明の基本概念を示すものであ
る。本発明においても、電動機と負荷とが弾性結合手段
を介して結合されているシステムにおいて、基本的に
は、すでに述べたような観測器を用いる。そして、基本
的には図5に示すものと同様に、主システムは、速度制
御器1、電流制御器2、トルク変換係数ブロック3、回
転系の伝達関数ブロック4、機械軸Sの伝達関数ブロッ
ク5、および負荷の機械系の伝達関数ブロック6で表現
される。また、観測器10は電動機システムにおいて検
出された変数、すなわち電機子電流ia および電動機速
度nm を入力として、未知変数として機械軸の出力トル
ク(τs )、負荷トルク(τL )および負荷の回転速度
(nL )を推定し出力する。観測器10から出力される
これらの出力信号はそれぞれ補償演算回路20に導入さ
れ、速度制御器1から電流制御器2に供給される電流基
準を補正するための補正信号を作成し出力する。
FIG. 1 shows the basic concept of the present invention. Also in the present invention, in the system in which the electric motor and the load are coupled via the elastic coupling means, the observer as described above is basically used. Then, basically, similar to that shown in FIG. 5, the main system includes the speed controller 1, the current controller 2, the torque conversion coefficient block 3, the transfer function block 4 of the rotary system, and the transfer function block of the mechanical axis S. 5 and the transfer function block 6 of the mechanical system of the load. The observer 10 receives variables detected in the electric motor system, that is, the armature current i a and the electric motor speed n m as input, and outputs unknown torque (τ s ), load torque (τ L ) and load of the mechanical axis. The rotation speed (n L ) of is estimated and output. These output signals output from the observer 10 are introduced into the compensation calculation circuit 20, respectively, to create and output a correction signal for correcting the current reference supplied from the speed controller 1 to the current controller 2.

【0014】図2および図3は本発明の具体的実施例を
示すものである。機械軸の振動を抑制するには、その発
生メカニズムを理解する必要がある。それは次のように
考えればよい。
2 and 3 show a specific embodiment of the present invention. In order to suppress mechanical axis vibration, it is necessary to understand the mechanism of its generation. It can be thought of as follows.

【0015】弾性結合手段、すなわちフレキシブルな機
械軸ないし弾性継手、というのは一種のバネと見ること
ができる。たとえばフレキシブルな機械軸の場合、その
機械軸の両端で軸がねじられると、両端の位相(速度の
積分値)に偏差が生じ、その偏差を元に戻すようなトル
クを発生する。その間の関係は、 (トルク)=(定数)×(位相の偏差) …(1) で表すことができる。いま、軸出力トルクが軸入力トル
ク(電動機トルク)の回りで振動を起こしたとする。振
動が起こった場合、その振動エネルギーは機械系の損失
によって減衰される。このとき軸が剛体であれば、その
軸はねじれることがないので振動は発生せず、軸出力ト
ルクは軸入力トルク(電動機トルク)と同一であって、
そのトルクを負荷に伝達する。機械軸の入出力のトルク
偏差Δτ、電動機の発生トルクτm 、機械軸の出力トル
ク(τs )、機械軸の入出力の速度偏差Δnの間には次
の関係がある。
The elastic coupling means, ie the flexible mechanical shaft or elastic coupling, can be regarded as a kind of spring. For example, in the case of a flexible mechanical shaft, when the shaft is twisted at both ends of the mechanical shaft, a deviation occurs in the phase (integrated value of speed) at both ends, and torque is generated to restore the deviation. The relationship between them can be expressed by (torque) = (constant) × (deviation of phase) (1). Now, it is assumed that the shaft output torque vibrates around the shaft input torque (motor torque). When vibration occurs, the vibration energy is attenuated by the mechanical system loss. At this time, if the shaft is a rigid body, the shaft will not twist, so that vibration does not occur, and the shaft output torque is the same as the shaft input torque (motor torque).
The torque is transmitted to the load. The following relationships exist between the torque deviation Δτ of the mechanical shaft input / output, the generated torque τ m of the electric motor, the output torque (τ s ) of the mechanical shaft, and the speed deviation Δn of the mechanical shaft input / output.

【0016】 Δτ=τm −(τs )=(積分)(Δn・dt) …(2) この式から、結局、軸振動が発生しないようにするため
には、次の条件が満たされればよいことになる。 (1)軸出力トルク(τs )と軸入力トルク(電動機ト
ルク)τm とが等しくなるように電動機側で制御する。 (2)機械軸の入出力で位相偏差を生じないように電動
機速度を制御する。
Δτ = τ m − (τ s ) = (integration) (Δn · dt) (2) From this equation, in order to prevent the shaft vibration from occurring, the following condition is satisfied. It will be good. (1) The motor side is controlled so that the shaft output torque (τ s ) and the shaft input torque (motor torque) τ m are equal. (2) The motor speed is controlled so that phase deviation does not occur at the input / output of the mechanical axis.

【0017】これら(1),(2)の条件が実現される
と、電動機Mと負荷FWはあたかも剛体で結合されてい
るかのように振る舞う。機械軸Sの入出力端で速度偏差
が無ければ、主ループは電動機の速度制御ループではな
く、たとえば圧延機における鋼板等の品質に直接に関係
する負荷(電動機ではなく)の速度制御を対象としたも
のとして構成することができる。
When the conditions (1) and (2) are realized, the electric motor M and the load FW behave as if they are connected by a rigid body. If there is no speed deviation at the input and output ends of the machine shaft S, the main loop is not the speed control loop of the electric motor, but the speed control of the load (not the electric motor) directly related to the quality of the steel plate or the like in the rolling mill, for example. Can be configured as

【0018】図2は本発明の第1の実施例を示すもので
ある。速度指令nと観測器10によって得られた負荷
の速度推定値(nL )とが比較器7で比較される。比較
の結果得られた速度偏差Δn=n−(nL )は比例積
分動作形の速度制御器1を通して電流基準に変換され、
加算器8を介して電流制御器2に導入される。電流制御
器2は入力された電流基準が達成されるような電流制御
信号を形成し電動機Mの電流を制御する。基本的には、
これによって、結果的に負荷FWの速度nL を与えられ
た速度基準nに一致するように制御する。しかし、本
発明によれば、観測器10の後段に補償演算回路20を
設け、その出力補正信号により、観測器10によって推
定された機械軸Sのトルクおよび回転速度がその両端で
それぞれ一致するように速度制御器1から電流制御器2
に供給される電流基準を加算器8を介して補正する。
FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention. The speed command n * and the load speed estimated value (n L ) obtained by the observer 10 are compared by the comparator 7. The speed deviation Δn = n * -(n L ) obtained as a result of the comparison is converted into a current reference through the speed controller 1 of the proportional-integral operation type,
It is introduced into the current controller 2 via the adder 8. The current controller 2 controls the current of the electric motor M by forming a current control signal so that the inputted current reference is achieved. Basically,
As a result, the speed n L of the load FW is controlled so as to match the given speed reference n * . However, according to the present invention, the compensation arithmetic circuit 20 is provided in the latter stage of the observing device 10, and the output correction signal thereof causes the torque and the rotation speed of the mechanical axis S estimated by the observing device 10 to match at both ends thereof. From speed controller 1 to current controller 2
The current reference supplied to is corrected via the adder 8.

【0019】補償演算回路20は係数器21、積分器2
2、加算器23、比較器24,25からなっており、次
のような演算を行って補正信号を形成する。
The compensation calculation circuit 20 includes a coefficient unit 21 and an integrator 2.
2, an adder 23, and comparators 24 and 25, and performs the following calculation to form a correction signal.

【0020】前記(1)の条件を実現するように、比較
器24において電動機の出力トルク(機械軸入力トル
ク)τm と機械軸出力トルクの推定値(τL )との差
(トルク差)ετ=τm −(τL )を求め、係数器21
において適当な係数K1 を乗ずる。同様に、前記(2)
の条件を実現するように、電動機の出力回転速度(機械
軸入力回転速度)nm と機械軸出力回転速度の推定値
(nL )との差(速度差)εn =nm −(nL )として
比較器25において求め、積分器22においてその速度
差εn の積分をとり、さらに適当な係数K2 を乗ずる。
係数器21および積分器22の出力を加算器23におい
て加算することにより、加算器23の出力は「機械軸の
入出力トルクおよび入出力回転速度を可能な限り一致さ
せる」ための電流基準補正信号となる。補償演算回路2
0が有効に作用し、機械軸の前後すなわち入出力端にお
いてトルクおよび回転速度がそれぞれ同一になれば、主
ループにおいて電動機速度nm をフィードバックしても
負荷の速度nL をフィードバックしても同一結果を得る
ことになる。トルク変換係数ブロック3、回転系の伝達
関数ブロック4、機械軸の伝達関数ブロック5、負荷の
機械系の伝達関数ブロック6の機能は図5の場合と同様
である。
In order to realize the condition (1), the difference (torque difference) between the output torque (machine shaft input torque) τ m of the electric motor and the estimated value (τ L ) of the machine shaft output torque in the comparator 24. ε τ = τ m − (τ L ) is calculated, and the coefficient unit 21
Multiplied by the appropriate coefficient K 1 in. Similarly, the above (2)
So as to achieve the conditions, the difference between the output rotational speed of the electric motor (mechanical axis input rotation speed) n m and the machine axis estimated value of the output rotational speed (n L) (speed difference) ε n = n m - ( n L ) is calculated in the comparator 25, the speed difference ε n is integrated in the integrator 22, and further multiplied by an appropriate coefficient K 2 .
By adding the outputs of the coefficient unit 21 and the integrator 22 in the adder 23, the output of the adder 23 is a current reference correction signal for "matching the input / output torque and the input / output rotation speed of the machine shaft as much as possible". Becomes Compensation calculation circuit 2
0 works effectively, the same be fed back to the speed n L of if the torque and rotational speed are the same, respectively, be fed back to the motor speed n m in the main loop load before and after ie input and output terminals of the machine axes You will get results. The functions of the torque conversion coefficient block 3, the transfer function block 4 of the rotary system, the transfer function block 5 of the mechanical axis, and the transfer function block 6 of the mechanical system of the load are the same as in the case of FIG.

【0021】図3は本発明の他の実施例を示すものであ
る。この実施例においては図2の数理式による制御演算
の代わりにファジイロジック26を使用して電流基準補
正信号を求める。ファジイロジック26の概略は同図の
ルールテーブルに示されているように、入力変数として
はトルク差ετ=τm −(τL )(速度偏差の積分値に
も対応する)、および速度差εn =nm −(nL )を用
いる。ファジイロジック26は、このルールテーブルに
従い、「IF〜,THEN〜」の形式で記述される。な
お、ルールテーブル中の記号は次のような意味である。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the fuzzy logic 26 is used instead of the control calculation by the mathematical formula of FIG. 2 to obtain the current reference correction signal. The outline of the fuzzy logic 26 is, as shown in the rule table in the same figure, the torque difference ε τ = τ m − (τ L ) (corresponding to the integral value of the speed deviation) and the speed difference as input variables. ε n = n m − (n L ) is used. The fuzzy logic 26 is described in the form of “IF˜, THEN˜” according to this rule table. The symbols in the rule table have the following meanings.

【0022】PB:非常に大きくする。PB: Very large.

【0023】PS:少し大きくする。PS: Increase a little.

【0024】Z :そのままにしておく。Z: Leave as it is.

【0025】NS:少し小さくする。NS: Make it a little smaller.

【0026】NB:非常に小さくする。NB: Make it very small.

【0027】また、ルールの作成は次のようにする。 ルール(1):ετ>0,εn <0の時は補正信号をそ
のままにしておく。
The rules are created as follows. Rule (1): When ε τ > 0 and ε n <0, the correction signal is left as it is.

【0028】(この状態は電動機出力トルクが出過ぎて
機械軸の出力位相が遅れている状態である。しかし、速
度差εn が負になっていれば、機械軸の出力回転速度が
高くなり、位相の遅れを取り戻そうとしている状態であ
るので、現状のままで少し待つことを意味する) ルール(2):ετ>0,εn =0の時は補正信号を少
し減らしてやる。
(In this state, the output torque of the electric motor is excessive and the output phase of the machine shaft is delayed. However, if the speed difference ε n is negative, the output rotation speed of the machine shaft becomes high, Since it is in a state of trying to regain the phase delay, it means waiting a little in the current state.) Rule (2): When ε τ > 0 and ε n = 0, the correction signal is slightly reduced.

【0029】(この状態は電動機出力トルクが出過ぎて
いるが、機械軸の入出力回転速度はほぼ一致している状
態である。したがって、電動機のトルクを少し減らして
やろうということである) (ルール(3)〜ルール(6)省略) ルール(7):ετ<0,εn <0の時は補正信号を非
常に大きくしてやる。
(In this state, the output torque of the electric motor is too high, but the input and output rotational speeds of the machine shaft are almost the same. Therefore, it means that the torque of the electric motor should be reduced a little.) Rule (3) to rule (6) omitted) Rule (7): When ε τ <0 and ε n <0, the correction signal is made extremely large.

【0030】(この状態は電動機出力トルクが小さく、
機械軸の出力位相が進んでいる状態である。この状態で
速度差εn が負になっていれば、機械軸の出力位相がま
すます進んでいくので、電動機に非常に大きな電圧を与
えて加速し、機械軸の出力位相に追いつかせようという
意味である) (以下、省略)このように、すべてのルールについて記
述しておけば、機械軸が常に剛体に近付くような制御を
電動機側の制御で実現することができる。
(In this state, the motor output torque is small,
The output phase of the mechanical axis is advanced. If the speed difference ε n is negative in this state, the output phase of the machine shaft will advance further, so it is necessary to give a very large voltage to the motor to accelerate it and try to catch up with the output phase of the machine shaft. (Meaning) (Hereinafter, omitted) As described above, if all rules are described, control such that the mechanical axis always approaches a rigid body can be realized by control on the electric motor side.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、弾
性継手やフレキシブルな機械軸などの弾性結合手段を介
して機械負荷を駆動する電動機システムにおいて、機械
軸の入出力の状態量を観測器によって観測し、弾性結合
手段の前後のトルクおよび回転速度をそれぞれ一致させ
るべく、必要な電流基準補正信号を加えることにより、
機械系が共振等を起こすことなく、外乱やトルクリップ
ルによる系の動揺を抑制することができる。
As described above, according to the present invention, in an electric motor system for driving a mechanical load through an elastic coupling means such as an elastic joint or a flexible mechanical shaft, the state quantity of the input / output of the mechanical shaft can be determined. By observing with an observer and adding the necessary current reference correction signal to match the torque and rotation speed before and after the elastic coupling means,
It is possible to suppress system vibration due to disturbance or torque ripple without causing mechanical system resonance or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による電動機制御装置のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a motor control device according to the present invention.

【図2】図1の制御装置における補償演算回路の第1の
具体例を示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a first specific example of a compensation calculation circuit in the control device of FIG.

【図3】図1の制御装置における補償演算回路の第2の
具体例を示すブロック図。
3 is a block diagram showing a second specific example of a compensation calculation circuit in the control device of FIG.

【図4】弾性結合手段を介して負荷を駆動する一般的な
電動機駆動制御システムの結線図。
FIG. 4 is a wiring diagram of a general electric motor drive control system that drives a load through elastic coupling means.

【図5】最適制御を適用した従来の電動機制御装置のブ
ロック図。
FIG. 5 is a block diagram of a conventional electric motor control device to which optimum control is applied.

【図6】図5の制御装置において用いられる観測器の説
明図。
6 is an explanatory diagram of an observer used in the control device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 速度制御器 2 電流制御器 3 トルク変換係数ブロック 4 電動機回転子の伝達関数ブロック 5 機械軸の伝達関数ブロック 6 負荷の伝達関数ブロック 7,24,25 比較器 8,10〜16,23 加算器 20 補償演算回路 21 係数器 22 積分器 23 加算器 26 ファジイロジック 1 Speed Controller 2 Current Controller 3 Torque Conversion Coefficient Block 4 Motor Rotor Transfer Function Block 5 Machine Axis Transfer Function Block 6 Load Transfer Function Block 7, 24, 25 Comparator 8, 10, 16, 23 Adder 20 Compensation arithmetic circuit 21 Coefficient unit 22 Integrator 23 Adder 26 Fuzzy logic

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】弾性結合手段を介して負荷が結合されてい
る電動機の回転速度を、速度目標値に一致するように速
度制御器および電流制御器を介して制御する電動機制御
装置において、 電動機回転速度および電動機電流を用いて前記弾性結合
手段の両端のトルクおよび回転速度を推定する観測器
と、 この観測器によって推定された前記弾性結合手段のトル
クおよび回転速度が弾性結合手段の両端でそれぞれ一致
するように前記速度制御器から前記電流制御器に供給さ
れる電流基準を補正する補償演算手段とを備えたことを
特徴とする電動機制御装置。
1. A motor control device for controlling, via a speed controller and a current controller, a rotation speed of an electric motor, to which a load is coupled via elastic coupling means, so as to match a speed target value, wherein: An observer that estimates the torque and the rotation speed at both ends of the elastic coupling means using the speed and the electric motor current, and the torque and the rotation speed of the elastic coupling means estimated by the observation device match at both ends of the elastic coupling means, respectively. And a compensation calculation means for correcting the current reference supplied from the speed controller to the current controller.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5486964A (en) * 1990-12-19 1996-01-23 Integral Peripherals, Inc. Miniature disk drive with dynamic head loading with skewed lifting tab
JP2004199495A (en) * 2002-12-19 2004-07-15 Yaskawa Electric Corp Servo control device
CN115085467A (en) * 2022-08-19 2022-09-20 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Integrated motor, driving device and forklift

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