JP2002108410A - 電流制御装置 - Google Patents
電流制御装置Info
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- JP2002108410A JP2002108410A JP2000295757A JP2000295757A JP2002108410A JP 2002108410 A JP2002108410 A JP 2002108410A JP 2000295757 A JP2000295757 A JP 2000295757A JP 2000295757 A JP2000295757 A JP 2000295757A JP 2002108410 A JP2002108410 A JP 2002108410A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 現地での煩雑なチューニング作業を不要にす
る。 【解決手段】 オブザーバゲイン１５とノミナルプラン
ト１７との閉ループからなる外乱オブザーバ１８を備
え、ノミナルプラント１７の出力信号と電流検出値との
偏差をオブザーバゲイン１５に入力してその出力信号を
フィードバック制御器１２の出力信号に加算して制御対
象５６への電圧指令値を生成する。この電圧指令値から
外乱オブザーバ１８の出力信号を減じた信号をノミナル
プラント１７の入力信号とする。制御対象５６、オブザ
ーバゲイン１５及びノミナルプラント１７の各伝達関数
Ｐ，Ｌ及びＰｎに関して、必要な制御帯域で｜ＰＬ｜≫
１，｜ＰｎＬ｜≫１，｜Ｌ｜≫１となるように設計し、
フィードバック制御器１２の出力信号から電流検出値ま
での伝達関数がＰに依存せずＰｎに依存するようにし
た。
る。 【解決手段】 オブザーバゲイン１５とノミナルプラン
ト１７との閉ループからなる外乱オブザーバ１８を備
え、ノミナルプラント１７の出力信号と電流検出値との
偏差をオブザーバゲイン１５に入力してその出力信号を
フィードバック制御器１２の出力信号に加算して制御対
象５６への電圧指令値を生成する。この電圧指令値から
外乱オブザーバ１８の出力信号を減じた信号をノミナル
プラント１７の入力信号とする。制御対象５６、オブザ
ーバゲイン１５及びノミナルプラント１７の各伝達関数
Ｐ，Ｌ及びＰｎに関して、必要な制御帯域で｜ＰＬ｜≫
１，｜ＰｎＬ｜≫１，｜Ｌ｜≫１となるように設計し、
フィードバック制御器１２の出力信号から電流検出値ま
での伝達関数がＰに依存せずＰｎに依存するようにし
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機の電機子電
流や界磁電流、発電機の界磁電流等を制御するための電
流制御装置に関する。
流や界磁電流、発電機の界磁電流等を制御するための電
流制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の電流制御系の制御ブロッ
ク図を示している。同図において、５１は加算器、５２
はフィードバック制御器としてのＰＩ（比例・積分）調
節器、５３は電力変換装置、５４は交流電源、５５は電
流検出器、５６は電動機や発電機等の制御対象である。
ク図を示している。同図において、５１は加算器、５２
はフィードバック制御器としてのＰＩ（比例・積分）調
節器、５３は電力変換装置、５４は交流電源、５５は電
流検出器、５６は電動機や発電機等の制御対象である。
【０００３】図６の電流制御系では、電流指令値ｒと、
電流検出器５５により得た電流検出値ｙとの偏差を加算
器５１により求める。そして、上記偏差をＰＩ調節器５
２に入力し、その出力信号を電圧指令値ｕとして電力変
換装置５３に与えている。電力変換装置５３は電力変換
を行って電圧指令値ｕに従った電圧を出力し、制御対象
５６に流入する電流が電流指令値ｒに一致するように動
作する。
電流検出器５５により得た電流検出値ｙとの偏差を加算
器５１により求める。そして、上記偏差をＰＩ調節器５
２に入力し、その出力信号を電圧指令値ｕとして電力変
換装置５３に与えている。電力変換装置５３は電力変換
を行って電圧指令値ｕに従った電圧を出力し、制御対象
５６に流入する電流が電流指令値ｒに一致するように動
作する。
【０００４】ここで、ＰＩ調節器５２は、制御対象５６
に対して最適にチューニングを行うと十分に期待した制
御応答を実現するが、適切にチューニングを行わないと
所望の制御応答を得ることができない。従って、所望の
制御応答を得るためにはＰＩ調節器５２のチューニング
を行う必要がある。このチューニングは、制御対象５６
のパラメータの真値が予めわかっていることが稀である
ため、ほとんどの場合は制御対象５６が設置されている
現場で行っている。
に対して最適にチューニングを行うと十分に期待した制
御応答を実現するが、適切にチューニングを行わないと
所望の制御応答を得ることができない。従って、所望の
制御応答を得るためにはＰＩ調節器５２のチューニング
を行う必要がある。このチューニングは、制御対象５６
のパラメータの真値が予めわかっていることが稀である
ため、ほとんどの場合は制御対象５６が設置されている
現場で行っている。
【０００５】電流制御系の制御対象５６は電動機や発電
機であり、その大部分が抵抗及びインダクタンスによっ
て構成されているため、これらの制御対象５６は一次遅
れ要素と考えてよい。すなわち、電力変換装置５３に遅
れがないと仮定すれば、制御対象５６の伝達関数はＰ＝
Ｋａ／（１＋Ｔａｓ）によって表される。なお、Ｋａは
ゲイン、Ｔａは時定数、ｓはラプラス演算子である。
機であり、その大部分が抵抗及びインダクタンスによっ
て構成されているため、これらの制御対象５６は一次遅
れ要素と考えてよい。すなわち、電力変換装置５３に遅
れがないと仮定すれば、制御対象５６の伝達関数はＰ＝
Ｋａ／（１＋Ｔａｓ）によって表される。なお、Ｋａは
ゲイン、Ｔａは時定数、ｓはラプラス演算子である。
【０００６】所望の制御応答を開ループ伝達関数のカッ
トオフ周波数ωｃで表すと、例えば、ＰＩ調節器５２の
積分時間がＴｉ＝２/ωｃ、ゲインがＫｐ＝ωｃＴａ／
Ｋａとなるようにチューニングを行う。実際の現場で
は、ＰＩ調節器５２のゲインＫ ｐをいろいろ変化させな
がら電流指令値に対する制御応答を繰り返し確認してチ
ューニングしているが、多数台の電動機を使用する産業
プラントではこのチューニング作業に膨大な時間や人手
を必要としていた。また、制御対象５６が電動機のよう
な場合には、チューニングする際に逆起電力が生じない
ように電動機の回転子を拘束する必要があり、そのため
の強固なロック設備が不可欠であった。
トオフ周波数ωｃで表すと、例えば、ＰＩ調節器５２の
積分時間がＴｉ＝２/ωｃ、ゲインがＫｐ＝ωｃＴａ／
Ｋａとなるようにチューニングを行う。実際の現場で
は、ＰＩ調節器５２のゲインＫ ｐをいろいろ変化させな
がら電流指令値に対する制御応答を繰り返し確認してチ
ューニングしているが、多数台の電動機を使用する産業
プラントではこのチューニング作業に膨大な時間や人手
を必要としていた。また、制御対象５６が電動機のよう
な場合には、チューニングする際に逆起電力が生じない
ように電動機の回転子を拘束する必要があり、そのため
の強固なロック設備が不可欠であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来で
は、制御対象が設置されている現場でのチューニング作
業に多くの時間や労力、設備を必要としており、これら
を解消することが切望されていた。そこで本発明は、現
場での調節器のチューニング作業を必要としない、いわ
ゆるチューニングレス方式の電流制御装置を提供しよう
とするものである。
は、制御対象が設置されている現場でのチューニング作
業に多くの時間や労力、設備を必要としており、これら
を解消することが切望されていた。そこで本発明は、現
場での調節器のチューニング作業を必要としない、いわ
ゆるチューニングレス方式の電流制御装置を提供しよう
とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、伝達関数が一次遅れ要素と
見なせる制御対象に供給する電流を制御する電流制御装
置であって、電流指令値と電流検出値との偏差が入力さ
れるフィードバック制御器の出力信号から前記制御対象
に対する電圧指令値を生成する電流制御装置に関するも
のである。そして、本発明の特徴は、オブザーバゲイン
とノミナルプラントとの閉ループからなる外乱オブザー
バを備え、前記ノミナルプラントの出力信号と前記電流
検出値との偏差を前記オブザーバゲインに入力してその
出力である外乱オブザーバの出力信号を前記フィードバ
ック制御器の出力信号に加算して前記電圧指令値を生成
し、この電圧指令値から外乱オブザーバの出力信号を減
じた信号を前記ノミナルプラントの入力信号とする。そ
して、前記制御対象、オブザーバゲイン及びノミナルプ
ラントの各伝達関数Ｐ，Ｌ及びＰｎに関して、必要な制
御帯域で｜ＰＬ｜≫１，｜ＰｎＬ｜≫１，｜Ｌ｜≫１と
なるように設計し、前記フィードバック制御器の出力信
号から前記電流検出値までの伝達関数が前記Ｐに依存せ
ず前記Ｐｎに依存するようにしたものである。
め、請求項１記載の発明は、伝達関数が一次遅れ要素と
見なせる制御対象に供給する電流を制御する電流制御装
置であって、電流指令値と電流検出値との偏差が入力さ
れるフィードバック制御器の出力信号から前記制御対象
に対する電圧指令値を生成する電流制御装置に関するも
のである。そして、本発明の特徴は、オブザーバゲイン
とノミナルプラントとの閉ループからなる外乱オブザー
バを備え、前記ノミナルプラントの出力信号と前記電流
検出値との偏差を前記オブザーバゲインに入力してその
出力である外乱オブザーバの出力信号を前記フィードバ
ック制御器の出力信号に加算して前記電圧指令値を生成
し、この電圧指令値から外乱オブザーバの出力信号を減
じた信号を前記ノミナルプラントの入力信号とする。そ
して、前記制御対象、オブザーバゲイン及びノミナルプ
ラントの各伝達関数Ｐ，Ｌ及びＰｎに関して、必要な制
御帯域で｜ＰＬ｜≫１，｜ＰｎＬ｜≫１，｜Ｌ｜≫１と
なるように設計し、前記フィードバック制御器の出力信
号から前記電流検出値までの伝達関数が前記Ｐに依存せ
ず前記Ｐｎに依存するようにしたものである。
【０００９】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の電流制御装置において、前記ノミナルプラントの伝
達関数Ｐｎが積分要素であることを特徴とする。
載の電流制御装置において、前記ノミナルプラントの伝
達関数Ｐｎが積分要素であることを特徴とする。
【００１０】更に、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２記載の電流制御装置において、前記フィードバッ
ク制御器を比例調節器により構成したことを特徴とす
る。
たは２記載の電流制御装置において、前記フィードバッ
ク制御器を比例調節器により構成したことを特徴とす
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は、本発明の実施形態を示す制御ブ
ロック図であり、図６と同様に電力変換装置により電動
機を駆動する場合を例示している。図１において、前記
同様に５３は電力変換装置、５４は交流電源、５５は電
流検出器、５６は電動機等の制御対象であり、たとえば
サイリスタレオナードによる直流電動機の駆動システム
に相当する。
態を説明する。図１は、本発明の実施形態を示す制御ブ
ロック図であり、図６と同様に電力変換装置により電動
機を駆動する場合を例示している。図１において、前記
同様に５３は電力変換装置、５４は交流電源、５５は電
流検出器、５６は電動機等の制御対象であり、たとえば
サイリスタレオナードによる直流電動機の駆動システム
に相当する。
【００１２】また、１１は電流指令値ｒと電流検出器５
５からの電流検出値ｙとの偏差を求める加算器であり、
その出力信号はフィードバック制御器１２に入力されて
いる。フィードバック制御器１２としては、構成が最も
簡単なＰ（比例）調節器を用いている。フィードバック
制御器１２の出力信号ｕ１は加算器１３において外乱オ
ブザーバ１８の出力信号ｕ２と加算され、その加算結果
が電圧指令値ｕとして電力変換装置５３に与えられてい
る。電力変換装置５３は電圧指令値ｕに従って電圧を出
力し、制御対象５６に電流を供給する。
５からの電流検出値ｙとの偏差を求める加算器であり、
その出力信号はフィードバック制御器１２に入力されて
いる。フィードバック制御器１２としては、構成が最も
簡単なＰ（比例）調節器を用いている。フィードバック
制御器１２の出力信号ｕ１は加算器１３において外乱オ
ブザーバ１８の出力信号ｕ２と加算され、その加算結果
が電圧指令値ｕとして電力変換装置５３に与えられてい
る。電力変換装置５３は電圧指令値ｕに従って電圧を出
力し、制御対象５６に電流を供給する。
【００１３】外乱オブザーバ１８は、そのノミナルプラ
ント１７の出力信号ｙｎと電流検出値ｙとの偏差ｅを求
める加算器１４と、前記偏差ｅが入力されるゲイン１５
と、このゲインを経た出力信号ｕ２と電圧指令値ｕとの
偏差（すなわちｕ１）が入力されるノミナルプラント１
７とから構成されている。
ント１７の出力信号ｙｎと電流検出値ｙとの偏差ｅを求
める加算器１４と、前記偏差ｅが入力されるゲイン１５
と、このゲインを経た出力信号ｕ２と電圧指令値ｕとの
偏差（すなわちｕ１）が入力されるノミナルプラント１
７とから構成されている。
【００１４】また、図２は制御対象５６の外乱を考慮し
て表した図１と等価な制御ブロック図である。図２の制
御ブロック図は図１と実質的な相違はないが、制御対象
５６の入力側において電圧指令値ｕから外乱ｄを除去し
た信号が新たな電圧指令値として制御対象５６に与えら
れている。ここで、外乱ｄとしては、たとえば直流機の
電機子反作用による端子電圧の低下等が挙げられる。
て表した図１と等価な制御ブロック図である。図２の制
御ブロック図は図１と実質的な相違はないが、制御対象
５６の入力側において電圧指令値ｕから外乱ｄを除去し
た信号が新たな電圧指令値として制御対象５６に与えら
れている。ここで、外乱ｄとしては、たとえば直流機の
電機子反作用による端子電圧の低下等が挙げられる。
【００１５】なお、外乱オブザーバ１８のノミナルプラ
ント１７の伝達関数Ｐｎを制御対象５６の伝達関数Ｐに
等しく設定すれば、出力信号ｕ２は定常的に外乱ｄと等
しくなってオブザーバ１８が文字通り外乱ｄを推定する
動作を行う。しかしながら、本発明における外乱オブザ
ーバ１８は、ノミナルプラント１７のＰｎを制御対象５
６のＰよりもパラメータの少ない一層簡単な形（たとえ
ば積分要素）にすることに意味を持っている。このた
め、後述するように、必要とされる制御帯域（低周波数
領域）においては制御対象５６ではなく既知のノミナル
プラント１７を対象としてフィードバック制御器１２の
ゲインＫをチューニングすれば足りるようになる。
ント１７の伝達関数Ｐｎを制御対象５６の伝達関数Ｐに
等しく設定すれば、出力信号ｕ２は定常的に外乱ｄと等
しくなってオブザーバ１８が文字通り外乱ｄを推定する
動作を行う。しかしながら、本発明における外乱オブザ
ーバ１８は、ノミナルプラント１７のＰｎを制御対象５
６のＰよりもパラメータの少ない一層簡単な形（たとえ
ば積分要素）にすることに意味を持っている。このた
め、後述するように、必要とされる制御帯域（低周波数
領域）においては制御対象５６ではなく既知のノミナル
プラント１７を対象としてフィードバック制御器１２の
ゲインＫをチューニングすれば足りるようになる。
【００１６】いま、図２の制御ブロック図において、フ
ィードバック制御器１２の出力信号（制御入力）ｕ１か
ら電流検出値（制御出力）ｙまでを単一入力単一出力
（ＳＩＳＯ）の系として考え、ノミナルプラント１７の
出力信号ｙｎと電流検出値ｙ及び両者の偏差ｅ（＝ｙｎ
−ｙ）を求めると、それぞれ数式１、数式２、数式３が
得られる。
ィードバック制御器１２の出力信号（制御入力）ｕ１か
ら電流検出値（制御出力）ｙまでを単一入力単一出力
（ＳＩＳＯ）の系として考え、ノミナルプラント１７の
出力信号ｙｎと電流検出値ｙ及び両者の偏差ｅ（＝ｙｎ
−ｙ）を求めると、それぞれ数式１、数式２、数式３が
得られる。
【００１７】
【数１】
【００１８】
【数２】
【００１９】
【数３】
【００２０】なお、数式１〜数式３において、Ｐは制御
対象５６の伝達関数、Ｌは外乱オブザーバ１８のゲイ
ン、Ｐｎは外乱オブザーバ１８のノミナルプラント１７
の伝達関数である。
対象５６の伝達関数、Ｌは外乱オブザーバ１８のゲイ
ン、Ｐｎは外乱オブザーバ１８のノミナルプラント１７
の伝達関数である。
【００２１】数式２の右辺の分母、分子をＰＬで割る
と、数式４が得られる。
と、数式４が得られる。
【００２２】
【数４】
【００２３】数式４において、｜ＰＬ｜≫１であれば数
式５が成り立つ。
式５が成り立つ。
【００２４】
【数５】
【００２５】数式５の右辺第１項の分母、分子をＰｎＬ
で割ると、数式６が得られる。
で割ると、数式６が得られる。
【００２６】
【数６】
【００２７】数式６において、｜ＰｎＬ｜≫１であれば
数式７が成り立つ。
数式７が成り立つ。
【００２８】
【数７】
【００２９】数式７において、｜Ｌ｜≫１であれば数式
８が成り立つ。
８が成り立つ。
【００３０】
【数８】
【００３１】すなわち、数式２における分母の（１＋Ｐ
Ｌ）を０とおいた場合の根の実数部が負の大きな値とな
るように外乱オブザーバ１８を構成すれば、言い換える
と、上述のごとく｜ＰＬ｜，｜ＰｎＬ｜，｜Ｌ｜≫１が
成り立つ低周波領域においては、ｙは制御対象５６の伝
達関数Ｐに依存せず、ノミナルプラント１７の伝達関数
Ｐｎに依存することになる。同時に、定常状態でｙｎと
ｙとの偏差ｅは０になり、数式１及び数式８からｙはｙ
ｎに収束する。
Ｌ）を０とおいた場合の根の実数部が負の大きな値とな
るように外乱オブザーバ１８を構成すれば、言い換える
と、上述のごとく｜ＰＬ｜，｜ＰｎＬ｜，｜Ｌ｜≫１が
成り立つ低周波領域においては、ｙは制御対象５６の伝
達関数Ｐに依存せず、ノミナルプラント１７の伝達関数
Ｐｎに依存することになる。同時に、定常状態でｙｎと
ｙとの偏差ｅは０になり、数式１及び数式８からｙはｙ
ｎに収束する。
【００３２】このことは、フィードバック制御器１２の
ゲインＫのチューニングは、制御対象５６に対してでは
なく外乱オブザーバ１８のノミナルプラント１７に対し
て行えばよいことを意味している。つまり、ノミナルプ
ラント１７の既知である伝達関数Ｐｎに対して望ましい
応答（電流検出値ｙ）が得られるようにゲインＫを設計
しておけば、パラメータが未知である実際の制御対象５
６に対する現場での面倒なチューニング作業を不要にす
ることができる。
ゲインＫのチューニングは、制御対象５６に対してでは
なく外乱オブザーバ１８のノミナルプラント１７に対し
て行えばよいことを意味している。つまり、ノミナルプ
ラント１７の既知である伝達関数Ｐｎに対して望ましい
応答（電流検出値ｙ）が得られるようにゲインＫを設計
しておけば、パラメータが未知である実際の制御対象５
６に対する現場での面倒なチューニング作業を不要にす
ることができる。
【００３３】以下、この実施形態を電動機の各種励磁機
や界磁回路に適用した場合について説明する。電流制御
系の制御対象は抵抗及びインダクタンスの回路となるた
め、その伝達関数は一次遅れ要素となる。ここでは、制
御対象５６の伝達関数Ｐが数式９で示されるものとす
る。
や界磁回路に適用した場合について説明する。電流制御
系の制御対象は抵抗及びインダクタンスの回路となるた
め、その伝達関数は一次遅れ要素となる。ここでは、制
御対象５６の伝達関数Ｐが数式９で示されるものとす
る。
【００３４】
【数９】
【００３５】なお、Ｐの具体例としては、 Ｐ＝０．８６／（１＋１８７．３ｓ）〜１３．４／（１
＋０．４１ｓ） というようにゲインで１５倍、時定数で４５７倍の範囲
をとるものを考える。励磁機や界磁回路の試験設備では
このような制御対象が実際に存在する。また、電動機の
主回路でも、電動機が異なれば抵抗及びインダクタンス
は様々な値をとるため、制御対象のゲイン、時定数は広
範囲にわたる。従って従来の技術ではフィードバック制
御器の現場でのチューニングが不可欠になるので、本発
明のようなチューニング不要な制御装置は非常に有用で
ある。
＋０．４１ｓ） というようにゲインで１５倍、時定数で４５７倍の範囲
をとるものを考える。励磁機や界磁回路の試験設備では
このような制御対象が実際に存在する。また、電動機の
主回路でも、電動機が異なれば抵抗及びインダクタンス
は様々な値をとるため、制御対象のゲイン、時定数は広
範囲にわたる。従って従来の技術ではフィードバック制
御器の現場でのチューニングが不可欠になるので、本発
明のようなチューニング不要な制御装置は非常に有用で
ある。
【００３６】上述した制御対象５６に対して、外乱オブ
ザーバ１８のノミナルプラント１７の伝達関数Ｐｎは数
式１０に示すような時定数Ｊｎの積分要素とする。つま
り、伝達関数ＰｎとしてＰのような一時遅れ要素を用い
ずにノミナルプラント１７を簡素化する。
ザーバ１８のノミナルプラント１７の伝達関数Ｐｎは数
式１０に示すような時定数Ｊｎの積分要素とする。つま
り、伝達関数ＰｎとしてＰのような一時遅れ要素を用い
ずにノミナルプラント１７を簡素化する。
【００３７】
【数１０】
【００３８】数式９及び数式１０を前述の数式２に代入
すると、数式１１が得られる。
すると、数式１１が得られる。
【００３９】
【数１１】
【００４０】数式１１の右辺の分母、分子に１＋Ｔａｓ
を掛けて数式１２を得る。
を掛けて数式１２を得る。
【００４１】
【数１２】
【００４２】数式１２の右辺の分母、分子をＫａＬで割
ると、数式１３となる。
ると、数式１３となる。
【数１３】
【００４３】数式１３において、ｓ＝ｊωとおいて数式
１４及び数式１５が成り立てば数式１６が得られる。
１４及び数式１５が成り立てば数式１６が得られる。
【００４４】
【数１４】
【００４５】
【数１５】
【００４６】
【数１６】
【００４７】また、数式１３において、ｓ＝ｊωとおい
て数式１７が成り立てば数式１８が得られる。
て数式１７が成り立てば数式１８が得られる。
【００４８】
【数１７】
【００４９】
【数１８】
【００５０】ここで、数式１４，１５，１７は、前記チ
ューニングレスの条件（｜ＰＬ｜，｜ＰｎＬ｜，｜Ｌ｜
≫１）に基づくものである。なお、外乱オブザーバ１８
のゲインＬはスカラーでもよいが、電流検出値ｙの観測
ノイズを低減するためにここではゲインＬを一次遅れ要
素とし、フィードバック制御器１２は最も簡単なＰ（比
例）調節器により構成している。
ューニングレスの条件（｜ＰＬ｜，｜ＰｎＬ｜，｜Ｌ｜
≫１）に基づくものである。なお、外乱オブザーバ１８
のゲインＬはスカラーでもよいが、電流検出値ｙの観測
ノイズを低減するためにここではゲインＬを一次遅れ要
素とし、フィードバック制御器１２は最も簡単なＰ（比
例）調節器により構成している。
【００５１】図３，図４は本実施形態による設定値応答
のシュミレーション結果を示しており、図３は制御対象
５６がＰ＝0.86／（１＋187.3ｓ）、図４はＰ＝13.4／
（１＋0.41ｓ）で表される時のものである。いずれの例
でも電圧指令値、電流検出値は定格値で規格化してい
る。なお、フィードバック制御器１２のゲインは何れも
Ｋ＝0.025、外乱オブザーバ１８のノミナルプラント１
７の時定数はＪｎ＝0.5ｓ、外乱オブザーバ１８のゲイ
ンはＬ＝50／（１＋２ｓ）とした。
のシュミレーション結果を示しており、図３は制御対象
５６がＰ＝0.86／（１＋187.3ｓ）、図４はＰ＝13.4／
（１＋0.41ｓ）で表される時のものである。いずれの例
でも電圧指令値、電流検出値は定格値で規格化してい
る。なお、フィードバック制御器１２のゲインは何れも
Ｋ＝0.025、外乱オブザーバ１８のノミナルプラント１
７の時定数はＪｎ＝0.5ｓ、外乱オブザーバ１８のゲイ
ンはＬ＝50／（１＋２ｓ）とした。
【００５２】図３，図４から明らかなように、制御対象
がＰ＝0.86／（１＋187.3ｓ）及びＰ＝13.4／（１＋0.4
1ｓ）と大きく異なった場合でもほぼ同様な応答が得ら
れており、一義的に設計された外乱オブザーバ１８のノ
ミナルプラント１７に対してフィードバック制御器１２
をチューニングするだけでほぼ一定の制御応答が得られ
ることが確認された。
がＰ＝0.86／（１＋187.3ｓ）及びＰ＝13.4／（１＋0.4
1ｓ）と大きく異なった場合でもほぼ同様な応答が得ら
れており、一義的に設計された外乱オブザーバ１８のノ
ミナルプラント１７に対してフィードバック制御器１２
をチューニングするだけでほぼ一定の制御応答が得られ
ることが確認された。
【００５３】図５は、上記応答結果を確認するための、
図２のｕ１からｙまでの周波数特性を示すボード線図で
ある。図５において、実線がＰ＝0.86／（１＋187.3
ｓ）、破線がＰ＝13.4／（１＋0.41ｓ）で表される場合
の特性である。この制御対象について必要とされる制御
帯域はカットオフ周波数で0.05［rad／s］以下であり、
0.05［rad／s］以下の周波数領域ではＰ＝0.86／（１＋
187.3ｓ）とＰ＝13.4／（１＋0.41ｓ）の周波数特性が
ほぼ完全に一致していることが確認された。
図２のｕ１からｙまでの周波数特性を示すボード線図で
ある。図５において、実線がＰ＝0.86／（１＋187.3
ｓ）、破線がＰ＝13.4／（１＋0.41ｓ）で表される場合
の特性である。この制御対象について必要とされる制御
帯域はカットオフ周波数で0.05［rad／s］以下であり、
0.05［rad／s］以下の周波数領域ではＰ＝0.86／（１＋
187.3ｓ）とＰ＝13.4／（１＋0.41ｓ）の周波数特性が
ほぼ完全に一致していることが確認された。
【００５４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、一次
遅れ要素として表される制御対象に対して所定の周波数
領域では外乱オブザーバのノミナルプラントのみを対象
とするフィードバック制御系が構成されるので、このノ
ミナルプラントを積分要素のような簡単な構成とすれ
ば、フィードバック制御器のチューニングが容易にな
る。このため、実際の制御対象を用いた現場でのチュー
ニング作業が不要になり、作業時間や労力、電動機等の
ロック設備を削減して経済性を高めることができる。同
時に、多数の人手によるチューニング作業に伴う制御応
答のばらつきがなくなり、高精度な電流制御装置を提供
することが可能である。
遅れ要素として表される制御対象に対して所定の周波数
領域では外乱オブザーバのノミナルプラントのみを対象
とするフィードバック制御系が構成されるので、このノ
ミナルプラントを積分要素のような簡単な構成とすれ
ば、フィードバック制御器のチューニングが容易にな
る。このため、実際の制御対象を用いた現場でのチュー
ニング作業が不要になり、作業時間や労力、電動機等の
ロック設備を削減して経済性を高めることができる。同
時に、多数の人手によるチューニング作業に伴う制御応
答のばらつきがなくなり、高精度な電流制御装置を提供
することが可能である。
【図１】本発明の実施形態を示す制御ブロック図であ
る。
る。
【図２】制御対象の外乱を考慮して表した図１と等価な
制御ブロック図である。
制御ブロック図である。
【図３】設定値応答のシミュレーション結果を示す電圧
指令値及び電流検出値のグラフである。
指令値及び電流検出値のグラフである。
【図４】設定値応答のシミュレーション結果を示す電圧
指令値及び電流検出値のグラフである。
指令値及び電流検出値のグラフである。
【図５】図２のｕ１からｙまでの周波数特性を示すボー
ド線図である。
ド線図である。
【図６】従来の電流制御系を示す制御ブロック図であ
る。
る。
１１，１３，１４，１６，１９ 加算器 １２ フィードバック制御器 １５ 外乱オブザーバゲイン １７ 外乱オブザーバノミナルプラント １８ 外乱オブザーバ ５３ 電力変換装置 ５４ 交流電源 ５５ 電流検出器 ５６ 制御対象
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H004 GA27 GB20 HA14 HB14 JB22 LA01 5H410 BB05 CC03 DD02 DD06 EA10 EB16 EB40 FF05 FF25 JJ07 5H550 BB09 BB10 DD01 DD06 GG05 HA07 JJ04 JJ22 LL22
Claims (3)
- 【請求項１】 伝達関数が一次遅れ要素と見なせる制御
対象に供給する電流を制御する電流制御装置であって、
電流指令値と電流検出値との偏差が入力されるフィード
バック制御器の出力信号から前記制御対象に対する電圧
指令値を生成する電流制御装置において、 オブザーバゲインとノミナルプラントとの閉ループから
なる外乱オブザーバを備え、 前記ノミナルプラントの出力信号と前記電流検出値との
偏差を前記オブザーバゲインに入力してその出力である
外乱オブザーバの出力信号を前記フィードバック制御器
の出力信号に加算して前記電圧指令値を生成し、この電
圧指令値から外乱オブザーバの出力信号を減じた信号を
前記ノミナルプラントの入力信号とし、 前記制御対象、オブザーバゲイン及びノミナルプラント
の各伝達関数Ｐ，Ｌ及びＰｎに関して、必要な制御帯域
で｜ＰＬ｜≫１，｜ＰｎＬ｜≫１，｜Ｌ｜≫１となるよ
うに設計し、 前記フィードバック制御器の出力信号から前記電流検出
値までの伝達関数が前記Ｐに依存せず前記Ｐｎに依存す
るようにしたことを特徴とする電流制御装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の電流制御装置において、 前記ノミナルプラントの伝達関数Ｐｎが積分要素である
ことを特徴とする電流制御装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の電流制御装置に
おいて、 前記フィードバック制御器を比例調節器により構成した
ことを特徴とする電流制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000295757A JP2002108410A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 電流制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000295757A JP2002108410A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 電流制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002108410A true JP2002108410A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=18778132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000295757A Pending JP2002108410A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 電流制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002108410A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008097390A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Fuji Electric Systems Co Ltd | むだ時間を含む制御対象に適用するモデル追従制御装置 |
| JP2014021649A (ja) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 外乱推定装置及び位置制御装置並びに速度制御装置 |
| CN109451782A (zh) * | 2016-07-20 | 2019-03-08 | 日本精工株式会社 | 电动助力转向装置 |
-
2000
- 2000-09-28 JP JP2000295757A patent/JP2002108410A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008097390A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Fuji Electric Systems Co Ltd | むだ時間を含む制御対象に適用するモデル追従制御装置 |
| JP2014021649A (ja) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 外乱推定装置及び位置制御装置並びに速度制御装置 |
| CN109451782A (zh) * | 2016-07-20 | 2019-03-08 | 日本精工株式会社 | 电动助力转向装置 |
| CN109451782B (zh) * | 2016-07-20 | 2022-02-22 | 日本精工株式会社 | 电动助力转向装置 |
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