JP2004187432A

JP2004187432A - 電動機の位置制御装置

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Publication number: JP2004187432A
Application number: JP2002353383A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Nagura; 寛和名倉; Hiromi Inaba; 博美稲葉; Toshifumi Yoshikawa; 敏文吉川; Takanori Ohashi; 敬典大橋; Hiromichi Takano; 裕理高野
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: JP4008342B2

Abstract

【課題】外乱抑制性能を悪化することなく、位置制御装置のオーバーシュートおよび軸振動を低減し、結果として整定時間を短縮することにある。
【解決手段】電動機の位置制御装置において、上位のコントローラ等の外部装置から該位置制御装置に入力される位置指令値θ_Ｍ ^＊＊を、制御対象の軸モデル３により軸ねじりトルクτ_{Ｔ＿ｅｓｔ}を推定する。さらに負荷軸の位置推定値θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}を推定し、これに応じて補正後位置指令値θ_Ｍ ^＊を算出する。この補正により、急峻に変化する位置指令値が上位から入力された場合でも、オーバーシュート及びそれに続く軸振動を低減することができ、結果として整定時間も短縮できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の位置制御装置に関わり、特に負荷軸振動を抑制するサーボ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機の軸振動抑制手段としては、単純に位置制御系及び速度制御系の応答周波数を低減する方法が一般的である。しかし、応答周波数を低減することにより、整定時間の増大や外乱抑制性能の低下が発生する。
【０００３】
より積極的に軸振動を抑制する別の手段としては、特開平６−２１７５７９号公報に記載のものがある。これは、電動機の軸トルクを推定する外乱オブザーバ、フィルタおよび２つの増幅器を設けて、電動機の軸トルク変化に対する速度変化の位相を進ませることによりねじり振動を抑制する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２１７５７９号公報（段落００３８、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の技術はねじり振動を減衰する効果はある。しかし、位置指令の立ち上がりが非常に急峻な場合にはオーバーシュートを完全に無くすことができない。
【０００６】
本発明の目的は、外乱抑制性能を悪化することなく、位置制御におけるオーバーシュートおよび軸振動を低減し、結果として整定時間を短縮する電動機の位置制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、負荷軸またはロープ等の接続部材を介して負荷と結合した電動機を駆動する電力変換器と、位置指令値と前記電動機の位置検出値との偏差に応じて速度指令値を得る位置制御器と、前記速度指令値と電動機の速度検出値の偏差に応じてトルク電流指令値を得る速度制御器と、前記トルク電流指令値に従い前記電力変換器の出力電流を制御する電流制御器を備えた電動機の位置制御装置において、前記位置検出値と前記速度検出値を負荷モデルに入力して得られる前記負荷軸または前記結合部材の位置推定値と前記位置指令値から、前記負荷軸の軸ねじり量または前記接続部材の伸縮量を推定し、この推定した量に応じて軸ねじり量または伸縮量を減少するべく前記位置指令値を補正することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、電動機が負荷と負荷軸で結合される場合の負荷軸の軸ねじり量、または電動機が負荷とロープやベルト等の接続部材で結合される場合の接続部材の伸縮量が抑制される。すなわち、負荷モデルにより推定した軸ねじり量または伸縮量に応じて、軸ねじり量または伸縮量を減少するべく位置指令値を補正する。この位置指令値を補正することにより、振動の発生源となる負荷軸の軸ねじりまたは接続部材の伸縮を抑制する。これにより、急峻に変化する位置指令値が上位制御装置から入力された場合でも、オーバーシュート及びそれに続く振動を低減することができる。なお、前記負荷モデルは実施例１−４では軸モデルと呼んでいる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により詳細に説明する。第一の実施の形態は電動機と負荷が軸により結合される場合で、第一から第四の実施例がある。第二の実施の形態は電動機と負荷がロープにより結合される場合で、エレベータに適用される実施例五がある。なお、ロープに代えて、ベルトを用いても同様の制御が可能になる。
【００１０】
図１は本発明の実施例一を示す電動機の位置制御装置である。１は電動機、２は電動機１の軸位置θ_Ｍを検出する軸位置検出器、３は本発明の特徴である軸ねじり抑制制御器、４は軸ねじり抑制制御器３の出力する軸ねじり補正値を電動機の位置指令値θ_Ｍ ^＊＊から減算する減算器である。５は軸ねじり補正後の電動機の位置指令値θ_Ｍ ^＊と電動機の軸位置検出値θ_Ｍとの偏差信号を入力し、速度指令値ω_Ｍ ^＊を算出する位置制御器、６は電動機の軸位置検出値θ_Ｍから電動機の速度ω_Ｍを演算する速度演算器である。７は速度指令値ω_Ｍ ^＊と電動機の速度ω_Ｍとの偏差信号を入力し、トルク電流指令値を出力する速度制御器、８はトルク電流指令値Ｉ_ｑ ^＊とトルク電流検出値Ｉ_ｑの偏差に応じて電圧指令Ｖ^＊を演算する電流制御器である。９は電圧指令Ｖ^＊に比例した電圧Ｖを出力し電動機１を駆動する電力変換器、１０は該電力変換器９のトルク電流値Ｉ_ｑを検出する電流検出器である。
【００１１】
軸ねじり抑制制御器３の内部ブロックは電動機１と駆動対象となる負荷を結合する回転軸やボールネジ等の軸モデルにより構成している。電動機１の軸位置検出値θ_Ｍから負荷軸の位置推定値θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}を減算器１９において減ずることで、現在の軸ねじり量を推定し、これに１１の推定用バネ定数Ｋ_Ｆｅを乗ずることで推定軸ねじりトルクτ_{Ｔ＿ｅｓｔ}を算出する。また、電動機の速度検出値ω_Ｍから負荷軸の速度推定値ω_{Ｌ＿ｅｓｔ}を減算器１７において減ずることで、現在の軸ねじり速度を推定し、これに１２の推定用粘性摩擦係数を乗ずることで推定粘性摩擦トルクτ_{Ｆ＿ｅｓｔ}を算出する。
【００１２】
推定軸トルクτ_{Ｓ＿ｅｓｔ}は推定軸ねじりトルクτ_{Ｔ＿ｅｓｔ}と推定粘性摩擦トルクτ_{Ｆ＿ｅｓｔ}を加算器１８で加算して求める。この推定軸トルクτ_{Ｓ＿ｅｓｔ}に対し、１３の推定用負荷イナーシャモデルで積分処理、推定用負荷イナーシャＪ_Ｌｅで除算を行い、負荷軸の速度推定値ω_{Ｌ＿ｅｓｔ}を求める。さらに速度推定値ω_{Ｌ＿ｅｓｔ}を積分器１４で積分することで、負荷軸の位置推定値θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}を求める。
【００１３】
以上述べた、電動機の軸位置検出値θ_Ｍと電動機の速度検出値ω_Ｍから負荷軸の位置推定値θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}を求める過程は（１）の伝達関数で表すことができる。
【００１４】
【数８】

【００１５】
減算器１６では、電動機の軸位置指令値θ_Ｍ ^＊＊から（１）式で求まる負荷軸の位置推定値θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}を減ずることで、電動機の軸位置指令値θ_Ｍ ^＊＊を与えた場合に発生する軸ねじり量を求める。これに軸ねじり量フィードバックゲインｋ１を乗じた値が前述の軸ねじり補正値である。
【００１６】
軸ねじりを抑制するように補正した補正後位置指令値θ_Ｍ ^＊は、電動機の軸位置指令値θ_Ｍ ^＊＊から前述の軸ねじり補正値を減ずることにより導出する。この電動機の軸位置指令値θ_Ｍ ^＊＊と負荷軸の位置推定値θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}とから補正後位置指令値θ_Ｍ ^＊を求める過程を（４）式に表す。
【００１７】
【数９】

【００１８】
ｋ１の値は０＜ｋ１＜１の範囲内で設定することにより、軸ねじりを抑制することが可能となる。構成上、ｋ１の値が大きい程軸ねじり抑制効果は大きいが、位置指令値の立ち上がりを抑えることで軸ねじり抑制を実現している関係上、位置決め時間が長くなる作用がある。従って、ｋ１を調整する際には、オーバーシュート及び軸振動が許容レベルに収まる範囲内で可能な限り小さく設定するとよい。
【００１９】
次に、本実施形態の原理的な説明を行う。図２は図１における電動機１と電動機１に結合された負荷を、ブロック図に展開して表現したものである。図１と同一の制御系及び制御対象を表している。
【００２０】
図２において、３０は電動機１単体のイナーシャ特性を表現するブロックであり、電動機１自身が発生する電動機トルクτ_Ｍと電動機１に対して外部（軸）より加えられる軸トルクτ_Ｓの差分を入力とし、電動機速度ω_Ｍを出力とする。３１は積分器であり、電動機速度ω_Ｍを入力とし電動機の軸位置θ_Ｍを出力する。３２は電動機１に接続された軸および負荷の特性を表現するブロックであり、電動機の軸位置θ_Ｍ、電動機の速度ω_Ｍ、外乱トルクτ_Ｌの入力に対して負荷軸の位置θ_Ｌを出力する。
【００２１】
また、図２においては、図１における電流制御器８および電力変換器９を省略している。理由はトルク定数ｋ_Ｔを用いてτ_Ｍ＝ｋ_ＴＩ_ｑで表される電動機の一般的な特性と電流制御器８によりＩ_ｑ≒Ｉ_ｑ ^＊に制御されているという前提から、τ_ＭとＩ_ｑ ^＊が１対１に対応することによる。
【００２２】
ここで、ブロック３２と軸ねじり抑制制御器３を比較すると、軸ねじり抑制制御器３にはブロック３２においてτ_Ｌ＝０とした場合と同一の入力信号及び構成が含まれている。従って、軸ねじり抑制制御器３における推定用負荷イナーシャＪ_Ｌｅ、推定用バネ定数Ｋ_Ｆｅ、推定用粘性摩擦係数Ｃ_Ｆｅの値は以下のように与えられる。すなわち、ブロック３２における実際の負荷イナーシャＪ_Ｌ、実際のバネ定数Ｋ_Ｆ、実際の粘性摩擦係数Ｃ_Ｆに対して、Ｊ_Ｌｅ≒Ｊ_Ｌ、Ｋ_Ｆｅ≒Ｋ_Ｆ、Ｃ_Ｆｅ≒Ｃ_Ｆに設定する。これにより、外乱トルクτ_Ｌ＝０の場合にはθ_{Ｌ＿ｅｓｔ}≒θ_Ｌが成立する。また、外乱が存在する場合にはθ_{Ｌ＿ｅｓｔ}≒θ_Ｌは成立しないが、外乱トルクτ_Ｌの影響を除外した負荷軸の位置推定値θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}が得られる。
【００２３】
また、軸ねじり抑制制御器３において、電動機の軸位置θ_Ｍから負荷軸の位置推定値θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}までの伝達関数を求めると（８）式となる。また（８）式に最終値の定理を適用すると（９）式となる。
【００２４】
【数１０】

【００２５】
これより、一定時間後にはθ_{Ｌ＿ｅｓｔ}＝θ_Ｍとなることが分る。さらに、位置制御系が正しく機能していると仮定すると、定常状態においてはθ_Ｍ＝θ_Ｍ ^＊が成立する。よって、前述のθ_{Ｌ＿ｅｓｔ}＝θ_Ｍと合わせて（１０）式の関係が成立する。
【００２６】
【数１１】

【００２７】
（１０）式を位置指令値の補正手段を表す前述の（４）式に代入すると、（１１）式が得られる。
【００２８】
【数１２】

【００２９】
いま、０＜ｋ１＜１の範囲でｋ１を規定しているので、１−ｋ１≠０となり、（１１）式よりθ_Ｍ ^＊＝θ_Ｍ ^＊＊が成立する。
【００３０】
このように、本発明による位置指令値の補正は、位置指令の目標停止位置に対して誤差を与えることなく実施することができる。また、制御系の応答周波数低減によるオーバーシュート抑制手段と比較して、外乱応答を殆ど劣化することなくオーバーシュート及び軸振動の抑制が可能である。
【００３１】
図６に位置決め制御時の位置偏差の収束の様子を示す。（ａ）は第一の実施例を用いた場合で、本発明の適用によりオーバーシュートが完全に抑制されることが分かる。（ｂ）は用いない場合で、位置偏差のオーバーシュートと軸振動が発生している。
【００３２】
図３は本発明の第二の実施例を示す電動機の位置制御装置である。図１で既に説明した第一の実施例において、推定用粘性摩擦係数Ｃ_Ｆｅを省略した場合に相当する。この場合の電動機の軸位置検出値θ_Ｍから負荷軸の位置推定値θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}を求める過程は（２）式の伝達関数で表すことができる。
【００３３】
【数１３】

【００３４】
このように軸ねじり抑制制御器３における軸モデルを簡略化した場合には、第一の実施例ほど良好なオーバーシュートおよび軸振動の抑制効果は得られないが、設定パラメータ数の減少により使い勝手が向上する。
【００３５】
図４は本発明の弟三の実施例を示す電動機の位置制御装置である。図１で既に説明した第一の実施例に対して、位置制御器５の出力する速度指令値ω_Ｍ ^＊＊を補正する機能を追加したものである。
【００３６】
図４において、負荷軸の速度推定値ω_{Ｌ＿ｅｓｔ}は第一の実施例と同一の推定モデルにより、電動機の軸位置検出値θ_Ｍと電動機の速度検出値ω_Ｍから求めている。この導出過程は（５）式の伝達関数で表すことができる。
【００３７】
【数１４】

【００３８】
５１は速度指令値ω_Ｍ ^＊＊から軸ねじり抑制制御器３の状態変数である負荷軸の速度推定値ω_{Ｌ＿ｅｓｔ}を減ずる減算器、５０は減算器５１の出力に乗ずるゲインである軸ねじり速度フィードバックゲインｋ２である。５２は速度指令値ω_Ｍ ^＊＊に軸ねじり速度フィードバックゲインｋ２の出力する軸ねじり速度補正値を加算する加算器である。
【００３９】
この位置制御器５の出力する速度指令値ω_Ｍ ^＊＊と負荷軸の速度推定値ω_{Ｌ＿ｅｓｔ}とから補正後速度指令値ω_Ｍ ^＊を求める過程を（７）式に表す。
【００４０】
【数１５】

【００４１】
位置指令値の補正手段を表す（４）式と速度指令の補正手段を表す（７）式を比較してみると、位置指令値の補正では軸ねじり量を減少する向きに補正を行っていたが、速度指令値の補正では軸ねじり速度を増加する向きに補正を行う。このように位置指令の補正と速度指令の補正を併用することにより、オーバーシュート及び軸振動の抑制に加えて、外乱抑制効果を向上することが可能となる。
【００４２】
図５は本発明の第四の実施例を示す電動機の位置制御装置である。図３で既に説明した第二の実施例に対して、位置制御器５の出力する速度指令値ω_Ｍ ^＊＊を補正する機能を追加したものである。図５において、負荷軸の速度推定値ω_{Ｌ＿ｅｓｔ}は第二の実施例と同一の推定モデルにより、電動機の軸位置検出値θ_Ｍから求めている。この導出過程は（６）式の伝達関数で表すことができる。
【００４３】
【数１６】

【００４４】
５１は速度指令値ω_Ｍ ^＊＊から軸ねじり抑制制御器３の状態変数である負荷軸の速度推定値ω_{Ｌ＿ｅｓｔ}を減ずる減算器、５０は減算器５１の出力に乗ずるゲインである軸ねじり速度フィードバックゲインｋ２である。５２は速度指令値ω_Ｍ ^＊＊に軸ねじり速度フィードバックゲインｋ２の出力する軸ねじり速度補正値を加算する加算器である。この位置制御器５の出力する速度指令値ω_Ｍ ^＊＊と負荷軸の速度推定値ω_{Ｌ＿ｅｓｔ}とから補正後速度指令値ω_Ｍ ^＊を求める過程は、第三の実施例と同様に（７）式で表現できる。
【００４５】
このように軸ねじり抑制制御器における軸モデルを簡略化した場合には、第三の実施例ほど良好なオーバーシュートおよび軸振動の抑制効果は得られないが、設定パラメータ数の減少により使い勝手が向上する。
【００４６】
次に、本発明の第二の実施の形態を説明する。図７は第五の実施例の適用例を示す概略構成図である。模式的に示すロープ式エレベータに本発明を適用する場合を説明する。
【００４７】
図７において、１０１は乗りかご、１０２は乗客、１０３は乗りかご１０１を吊り上げるロープのバネ定数Ｋ_Ｆ１、１０４は乗りかご１０１を吊り上げるロープのダンパ定数ｃ１、１０５は乗りかご１０１を吊り上げるロープである。１０６はロープ１０１を駆動する駆動滑車、１０９はカウンタウェイト（重り）、１０７はカウンタウェイト１０９を吊り上げるロープのダンパ定数ｃ２である。１０８はカウンタウェイト１０９を吊り上げるロープのバネ定数Ｋ_Ｆ２、ｍ_ｃは乗りかご１０１の質量、ｍ_Ｌは乗客全員の質量、ｘ１は乗りかご１０１の移動距離、ｒ_ｓは駆動滑車１０６の半径である。
【００４８】
このようなロープ式エレベータに本発明を適用する場合にも、第一の実施例と同様の考え方が適用できる。異なる点は、乗りかご１０１を吊り上げるロープ式エレベータは、軸のバネ定数に代わってロープ１０５のバネ定数Ｋ_Ｆ１と、軸の粘性摩擦係数に代わってロープ１０５のダンパ定数ｃ１が、負荷（乗りかご１０１）の縦方向振動の挙動に支配的となる。したがって、ロープの伸縮を抑制することが、軸ねじり抑制と同様に負荷の振動低減に効果を発揮する。
【００４９】
図８は本実施例による電動機の位置制御装置のブロック図である。図において、１１５は電動機１の軸位置検出値θ_Ｍを直線系の位置情報に換算するためのゲインであり、駆動滑車１０６の半径ｒ_ｓを大きさとする。１１６は電動機の速度ω_Ｍを直線系の速度情報に換算するためのゲインであり、駆動滑車１０６の半径ｒ_ｓを大きさとする。１１７はモデルにより推定された乗りかご１０１の推定移動距離ｘ１＿ｅｓｔを回転系に換算するためのゲインであり、駆動滑車１０６の半径ｒ_ｓの逆数を大きさとする。１１１はロープのバネ定数Ｋ_Ｆ１を大きさとするゲイン、１１２はロープの粘性摩擦係数を大きさとするゲインである。１１３はゲイン１１１、１１２の出力和で算出されるロープが乗りかごに与える力を積分し、さらに乗りかごと乗客との質量和（ｍ_ｃ＋ｍ_Ｌ）で除算し、乗りかごの速度ｖ１を推定する推定用負荷イナーシャモデルである。１１４は乗りかごの推定速度ｖ１＿ｅｓｔを積分し、乗りかご１０１の推定移動距離ｘ１＿ｅｓｔを算出する積分器である。
【００５０】
以上に示した、電動機の軸位置検出値θ_Ｍと電動機の速度検出値ω_Ｍから負荷の回転系に換算した位置推定値θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}を求める制御ブロックは、（３）式の伝達関数で表すことができる。
【００５１】
【数１７】

【００５２】
減算器１６では電動機の軸位置指令値θ_Ｍ ^＊＊から（３）式で求まる負荷の回転系換算の位置推定値θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}を減ずることで、電動機の軸位置指令値θ_Ｍ ^＊＊を与えた場合に発生するロープの伸縮量を求める。これに伸縮量フィードバックゲインｋ１を乗じた値が後述の位置指令補正値である。ロープの伸縮を抑制するように補正した補正後位置指令値θ_Ｍ ^＊は、電動機の軸位置指令値θ_Ｍ ^＊＊から前述の位置指令補正値を減ずることにより導出する。この電動機の軸位置指令値θ_Ｍ ^＊＊と負荷軸の位置推定値θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}とから、補正後位置指令値θ_Ｍ ^＊を求める過程は前述の（４）式で表わされる。
【００５３】
ｋ１の値は０＜ｋ１＜１の範囲内で設定することにより、ロープの伸縮抑制することが可能となる。構成上、ｋ１の値が大きい程ロープ伸縮抑制効果は大きいが、位置指令値の立ち上がりを抑えることでロープ伸縮抑制を実現している関係上、位置決め時間が長くなる作用がある。従って、ｋ１を調整する際には、オーバーシュート及び乗りかごの上下振動が許容レベルに収まる範囲内で可能な限り小さく設定するとよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の電動機の位置制御装置によれば、外乱抑制性能を低下することなく、急峻に変化する位置指令値が上位制御装置から入力された場合でも、オーバーシュート及びそれに続く軸振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第一の実施例を示す電動機の位置制御装置のブロック図。
【図２】本発明による電動機の位置制御装置の原理説明図。
【図３】本発明による第二の実施例を示す電動機の位置制御装置のブロック図。
【図４】本発明による第三の実施例を示す電動機の位置制御装置のブロック図。
【図５】本発明による第四の実施例を示す電動機の位置制御装置のブロック図。
【図６】本発明の第一の実施例の効果を示す説明図。
【図７】本発明の第五の実施例の適用例を示すロープ式エレベータの模試図。
【図８】本発明による第五の実施例を示す電動機の位置制御装置のブロック図。
【符号の説明】
１…電動機、２…電動機の軸位置検出器、３…軸ねじり抑制制御器、４…減算器、５…位置制御器、６…速度演算器、７…速度制御器、８…電流制御器、９…電力変換器、１０…電流検出器、１１…負荷軸の位置推定用バネ定数、１２…負荷軸の位置推定用粘性摩擦係数、１３…負荷軸の位置推定用負荷イナーシャモデル、１４…積分器、１５…軸ねじり量フィードバックゲイン、１６…減算器、２０…位置偏差演算器、２１…速度偏差演算器、２２…トルク電流偏差演算器、３０…電動機１のイナーシャモデル、３１…積分器、３２…電動機１に接続された軸および負荷を表すブロック、３３…減算器、３４…軸のバネ定数、３５…加算器、３６…軸の粘性摩擦係数、３７…減算器、３８…負荷６０のイナーシャモデル、３９…減算器、４０…積分器、４１…減算器、５０…軸ねじり速度フィードバックゲイン、５１…減算器、６０…負荷、θ_Ｍ ^＊＊…電動機の軸位置指令値、θ_Ｍ ^＊…軸ねじり補償後の電動機の軸位置指令値、θ_Ｍ…電動機の軸位置（検出値）、ω_Ｍ ^＊…電動機の速度指令値、ω_Ｍ…電動機の速度（検出値）、Ｉ_ｑ ^＊…トルク電流指令値、Ｉ_ｑ…トルク電流検出値、Ｖ^＊…変換器指令電圧値、θ_{Ｌ＿ｅｓｔ}…負荷軸の位置推定値、ω_{Ｌ＿ｅｓｔ}…負荷軸の速度推定値、τ_Ｍ…電動機トルク、τ_Ｓ…軸トルク、τ_Ｌ…外乱トルク、τ_Ｔ…軸ねじりトルク、τ_Ｆ…粘性摩擦トルク、τ_{Ｓ＿ｅｓｔ}…推定軸トルク、τ_{Ｔ＿ｅｓｔ}…推定軸ねじりトルク、τ_{Ｆ＿ｅｓｔ}…推定粘性摩擦トルク。

Claims

負荷軸またはロープ等の接続部材を介して負荷と結合した電動機を駆動する電力変換器と、位置指令値と前記電動機の位置検出値との偏差に応じて速度指令値を得る位置制御器と、前記速度指令値と電動機の速度検出値の偏差に応じてトルク電流指令値を得る速度制御器と、前記トルク電流指令値に従い前記電力変換器の出力電流を制御する電流制御器を備えた電動機の位置制御装置において、
前記位置検出値と前記速度検出値を負荷モデルに入力して得られる前記負荷軸または前記結合部材の位置推定値と前記位置指令値から、前記負荷軸の軸ねじり量または前記接続部材の伸縮量を推定し、この推定した量に応じて軸ねじり量または伸縮量を減少するべく前記位置指令値を補正することを特徴とする電動機の位置制御装置。
負荷軸を介して負荷と結合した電動機を駆動する電力変換器と、位置指令値と前記電動機の位置検出値との偏差に応じて速度指令値を得る位置制御器と、前記速度指令値と電動機の速度検出値の偏差に応じてトルク電流指令値を得る速度制御器と、前記トルク電流指令値に従い前記電力変換器の出力電流を制御する電流制御器を備えた電動機の位置制御装置において、
前記位置検出値と前記速度検出値を負荷モデルに入力して得られる前記負荷軸の位置推定値と前記位置指令値から前記負荷軸の軸ねじり量を推定し、この推定した量に応じて軸ねじり量を減少するべく前記位置指令値を補正することを特徴とする電動機の位置制御装置。
負荷軸を介して負荷と結合した電動機を駆動する電力変換器と、位置指令値と前記電動機の位置検出値との偏差に応じて速度指令値を得る位置制御器と、前記速度指令値と電動機の速度検出値の偏差に応じてトルク電流指令値を得る速度制御器と、前記トルク電流指令値に従い前記電力変換器の出力電流を制御する電流制御器を備えた位置制御装置において、
前記位置検出値を負荷モデルに入力して得られる負荷軸の位置推定値と前記位置指令値から軸ねじり量を推定し、この推定した量に応じて軸ねじり量を減少するべく前記位置指令値を補正することを特徴とする電動機の位置制御装置。
ロープ等の接続部材を介して負荷と結合した電動機を駆動する電力変換器と、位置指令値と前記電動機の位置検出値との偏差に応じて速度指令値を得る位置制御器と、前記速度指令値と電動機の速度検出値の偏差に応じてトルク電流指令値を得る速度制御器と、前記トルク電流指令値に従い前記電力変換器の出力電流を制御する電流制御器を備えた位置制御装置において、
前記位置検出値と前記速度検出値を負荷モデルに入力して得られる前記結合部材の位置推定値と前記位置指令値から伸縮量を推定し、この推定した量に応じて伸縮量を減少するべく前記位置指令値を補正することを特徴とする電動機の位置制御装置。
請求項２において、
前記負荷軸の位置推定値は、前記負荷軸の位置推定値をθ_{Ｌ＿ｅｓｔ}、前記電動機の位置検出値をθ_Ｍ、前記電動機の速度検出値をω_Ｍ、負荷及び前記負荷軸の特性により決定されるパラメータをＣ_Ｆｅ、Ｋ_Ｆｅ、Ｊ_Ｌｅとし、ｓをラプラス演算子とするとき、（１）式の伝達関数で算出されることを特徴とする電動機の位置制御装置。
請求項３において、
前記負荷軸の位置推定値は、前記負荷軸の位置推定値をθ_{Ｌ＿ｅｓｔ}、前記電動機の位置検出値をθ_Ｍ、負荷及び前記負荷軸の特性により決定されるパラメータをＫ_Ｆｅ、Ｊ_Ｌｅとし、ｓをラプラス演算子とするとき、（２）式の伝達関数で算出されることを特徴とする電動機の位置制御装置。
請求項４において、
前記接続部材の位置推定値は、前記接続部材の位置推定値をθ_{Ｌ＿ｅｓｔ}、前記電動機の位置検出値をθ_Ｍ、前記電動機の速度検出値をω_Ｍ、負荷及び前記接続部材の特性により決定されるパラメータをｃ１、Ｋ_Ｆ１、ｍ_ｃ、ｍ_Ｌとし、ｓをラプラス演算子とするとき、（３）式の伝達関数で算出されることを特徴とする電動機の位置制御装置。
請求項２において、
前記位置指令値の補正は、補正前の位置指令値をθ_Ｍ ^＊＊、補正後の位置指令値をθ_Ｍ ^＊、負荷軸の位置推定値をθ_{Ｌ＿ｅｓｔ}、ゲインをｋ１（０＜ｋ１＜１）とするとき、（４）式で算出されることを特徴とする電動機の位置制御装置。
請求項２において、
前記位置検出値と前記速度検出値を前記負荷モデルに入力して得られる負荷軸の速度推定値と前記位置制御器より出力される速度指令値から軸ねじり速度を推定し、この推定した軸ねじり速度に応じて軸ねじり速度を増加するべく前記速度指令値を補正することを特徴とする電動機の位置制御装置。
請求項３において、
前記位置検出値を前記負荷モデルに入力して得られる負荷軸の速度推定値と前記位置制御器より出力される速度指令値から軸ねじり速度を推定し、この推定した軸ねじり速度に応じて軸ねじり速度を増加するべく前記速度指令値を補正することを特徴とする電動機の位置制御装置。
請求項９において、
前記負荷軸の速度推定値は、前記負荷軸の速度推定値をω_{Ｌ＿ｅｓｔ}、前記電動機の位置検出値をθ_Ｍ、前記電動機の速度検出値をω_Ｍ、負荷及び前記負荷軸の特性により決定されるパラメータをＣ_Ｆｅ、Ｋ_Ｆｅ、Ｊ_Ｌｅとし、ｓをラプラス演算子とするとき、（５）式の伝達関数で算出されることを特徴とする電動機の位置制御装置。
請求項１０において、
前記負荷軸の速度推定値は、前記負荷軸の速度推定値をω_{Ｌ＿ｅｓｔ}、前記電動機の位置検出値をθ_Ｍ、負荷及び前記負荷軸の特性により決定されるパラメータをＫ_Ｆｅ、Ｊ_Ｌｅとし、ｓをラプラス演算子とするとき、（６）式の伝達関数で算出されることを特徴とする電動機の位置制御装置。
請求項８において、
前記速度指令値の補正は、補正前の速度指令値をω_Ｍ ^＊＊、補正後の速度指令値をω_Ｍ ^＊、負荷軸の速度推定値をω_{Ｌ＿ｅｓｔ}、ゲインをｋ２（０＜ｋ２＜ｋ１×３）とするとき、（７）式で算出されることを特徴とする電動機の位置制御装置。