JP2650822B2 - 制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラントの等価外乱推
定補償制御に関するもので、例えば、産業応用モータ駆
動システムにおいて、負荷の入り切り、機械定数の推定
誤差あるいは運転中の変動などのいわゆる等価外乱が存
在する場合、等価外乱推定器を設け、該推定器で推定し
た等価外乱推定値により補償制御されるが、その構成の
一改善方法に関するものである。
定補償制御に関するもので、例えば、産業応用モータ駆
動システムにおいて、負荷の入り切り、機械定数の推定
誤差あるいは運転中の変動などのいわゆる等価外乱が存
在する場合、等価外乱推定器を設け、該推定器で推定し
た等価外乱推定値により補償制御されるが、その構成の
一改善方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラントの外乱推定補償制御に関し、例
えば、産業における制御システムにおいては比例積分
（ＰＩ）制御器で構成されることが多い。その比例器
（Ｐ）のゲインと積分器（Ｉ）のゲインの選定は実運転
をしながら調整し、経験によるものが大きい。実際に負
荷系の機械定数である慣性、粘性摩擦係数などが運転中
に変わった場合、せっかく調整した好特性のシステムは
オーバシュートしたり振動的になってしまうことがあ
る。また、この種の制御方法は負荷の入り切りをした場
合、速度が乱れ、速度整定に時間が結構かかる。すなわ
ち応答が悪くなることがよく知られている。
えば、産業における制御システムにおいては比例積分
（ＰＩ）制御器で構成されることが多い。その比例器
（Ｐ）のゲインと積分器（Ｉ）のゲインの選定は実運転
をしながら調整し、経験によるものが大きい。実際に負
荷系の機械定数である慣性、粘性摩擦係数などが運転中
に変わった場合、せっかく調整した好特性のシステムは
オーバシュートしたり振動的になってしまうことがあ
る。また、この種の制御方法は負荷の入り切りをした場
合、速度が乱れ、速度整定に時間が結構かかる。すなわ
ち応答が悪くなることがよく知られている。
【０００３】また、プラントの機械定数の変動に対して
は、適応推定器を設け、オンラインで機械定数を推定し
ながら適応調整ゲインを調整するという適応制御方法が
使われている。しかし、この場合は制御器の構造が複雑
になり応答も遅く、実現するのにコストがかかる。ま
た、適応器を入れたため、速度の応答が乱れることがあ
る。さらに、適応器が正常に動作するのに外乱やモデル
誤差が存在しないことが多く、実際問題にそぐわない理
想的な仮定が必要であるため、ほとんどのシステムに適
応して実現する場合、いろいろな問題が出ることが多
い。従って、従来は負荷の入り切り、パラメータ変動な
どの外乱を推定し、推定した外乱を入力トルク指令に印
加することによって、外乱がシステムに与える影響を打
ち消す等価外乱補償が適用されている。
は、適応推定器を設け、オンラインで機械定数を推定し
ながら適応調整ゲインを調整するという適応制御方法が
使われている。しかし、この場合は制御器の構造が複雑
になり応答も遅く、実現するのにコストがかかる。ま
た、適応器を入れたため、速度の応答が乱れることがあ
る。さらに、適応器が正常に動作するのに外乱やモデル
誤差が存在しないことが多く、実際問題にそぐわない理
想的な仮定が必要であるため、ほとんどのシステムに適
応して実現する場合、いろいろな問題が出ることが多
い。従って、従来は負荷の入り切り、パラメータ変動な
どの外乱を推定し、推定した外乱を入力トルク指令に印
加することによって、外乱がシステムに与える影響を打
ち消す等価外乱補償が適用されている。
【０００４】この制御法を使った場合、外乱を補償する
ため、負荷やパラメータ変動があっても、速度の応答が
早く、すなわちロバスト（頑丈）な制御システムを実現
することができる。この種の等価外乱制御法の原理的構
成を図２に示す。トルク係数Ｋt を有するアクチュエー
タ13と、モータ系14とから成るモータ駆動系プラント１
の出力信号である速度信号ωを、速度指令値ωd と加算
器８において比較し、その差を比例積分（ＰＩ）制御器
２に入力し、その出力Ｕpiを加算器８′において等価外
乱推定器３からの出力と加算の上、その合計であるトル
ク指令値Ｕをモータ駆動系プラント１に入力している。
モータ系14にはアクチュエータ13の出力と、外乱ＴL と
が加算器18で加算されて入力される。また、等価外乱推
定器３は微分器４、トルク係数のノミナル値乗算器15、
加算器８″、トルク係数の逆数のノミナル値乗算器12、
及びローバスフィルタ６から成っており、モータ系14か
らの速度信号ωを微分器４にて微分した出力と、加算器
８′の出力Ｕを入力されるトルク係数のノミナル値乗算
器15の出力とを、加算器８″で加算し、その出力をトル
ク係数の逆数のノミナル値乗算器12に入力し、その出力
をローパスフィルタ６を介して加算器８へ出力してい
る。なお、後述するように、等価外乱推定器３をこのよ
うに使用した場合には、比例積分制御器２内の積分定数
ｋI は０にし、すなわち積分器を取り外して比例制御器
としてもよい。
ため、負荷やパラメータ変動があっても、速度の応答が
早く、すなわちロバスト（頑丈）な制御システムを実現
することができる。この種の等価外乱制御法の原理的構
成を図２に示す。トルク係数Ｋt を有するアクチュエー
タ13と、モータ系14とから成るモータ駆動系プラント１
の出力信号である速度信号ωを、速度指令値ωd と加算
器８において比較し、その差を比例積分（ＰＩ）制御器
２に入力し、その出力Ｕpiを加算器８′において等価外
乱推定器３からの出力と加算の上、その合計であるトル
ク指令値Ｕをモータ駆動系プラント１に入力している。
モータ系14にはアクチュエータ13の出力と、外乱ＴL と
が加算器18で加算されて入力される。また、等価外乱推
定器３は微分器４、トルク係数のノミナル値乗算器15、
加算器８″、トルク係数の逆数のノミナル値乗算器12、
及びローバスフィルタ６から成っており、モータ系14か
らの速度信号ωを微分器４にて微分した出力と、加算器
８′の出力Ｕを入力されるトルク係数のノミナル値乗算
器15の出力とを、加算器８″で加算し、その出力をトル
ク係数の逆数のノミナル値乗算器12に入力し、その出力
をローパスフィルタ６を介して加算器８へ出力してい
る。なお、後述するように、等価外乱推定器３をこのよ
うに使用した場合には、比例積分制御器２内の積分定数
ｋI は０にし、すなわち積分器を取り外して比例制御器
としてもよい。
【０００５】このように、速度検出器から得た速度信号
ωを微分する必要があり、速度検出器に混入した信号ノ
イズが該微分器４を通して拡大されてシステムに悪影響
を与え、結局、システムを不安定にさせることがあるた
め、ローパスフィルタを通して入力トルク指令に印加し
なければならないというトレードオフがあった。また実
現に際しては完全微分器を構成することが不可能なの
で、等価的に図３に示したようにローパスフィルタ付き
トルク係数のノミナル値乗算器５とハイパスフィルタ付
き微分器７及びトルク係数の逆数のノミナル値乗算器12
により構成しているので構造がやや複雑になる。すなわ
ち、図３は等価外乱推定器３のみが図２と異なってお
り、図３の等価外乱推定器３はモータ系からの速度信号
ωを入力したハイパスフィルタ付き微分器７の出力と、
トルク指令値Ｕを入力とするローパスフィルタ付きトル
ク係数のノミナル値乗算器５の出力とを、加算器８″に
入力してその出力をトルク係数の逆数のノミナル値乗算
器12に入力し、その出力を加算器８′に入力している。
ωを微分する必要があり、速度検出器に混入した信号ノ
イズが該微分器４を通して拡大されてシステムに悪影響
を与え、結局、システムを不安定にさせることがあるた
め、ローパスフィルタを通して入力トルク指令に印加し
なければならないというトレードオフがあった。また実
現に際しては完全微分器を構成することが不可能なの
で、等価的に図３に示したようにローパスフィルタ付き
トルク係数のノミナル値乗算器５とハイパスフィルタ付
き微分器７及びトルク係数の逆数のノミナル値乗算器12
により構成しているので構造がやや複雑になる。すなわ
ち、図３は等価外乱推定器３のみが図２と異なってお
り、図３の等価外乱推定器３はモータ系からの速度信号
ωを入力したハイパスフィルタ付き微分器７の出力と、
トルク指令値Ｕを入力とするローパスフィルタ付きトル
ク係数のノミナル値乗算器５の出力とを、加算器８″に
入力してその出力をトルク係数の逆数のノミナル値乗算
器12に入力し、その出力を加算器８′に入力している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来は図２に示すよう
に等価外乱補償制御されていたが、ここで速度検出器か
ら得た速度信号ωを微分器を通して入力トルク指令に印
加しており、前述のように近似微分器で構成しているの
で構造がやや複雑になる。そこで等価外乱推定方法の構
成を微分器を使わないでしかも簡便な方式に改善するも
のである。すなわち、図２の外乱推定器３と同じ機能を
有し、しかも簡単で確実な構造で実現しようとするのが
本発明のまず最初の解決使用とする課題である。
に等価外乱補償制御されていたが、ここで速度検出器か
ら得た速度信号ωを微分器を通して入力トルク指令に印
加しており、前述のように近似微分器で構成しているの
で構造がやや複雑になる。そこで等価外乱推定方法の構
成を微分器を使わないでしかも簡便な方式に改善するも
のである。すなわち、図２の外乱推定器３と同じ機能を
有し、しかも簡単で確実な構造で実現しようとするのが
本発明のまず最初の解決使用とする課題である。
【０００７】次に、本発明の外乱推定器の構造からみ
て、外乱推定器に既に積分機能を具備しているので、Ｐ
Ｉ制御器の積分器が冗長になっていることが分かる。よ
って、比例制御（Ｐ）のみで十分な制御性能が得られ、
制御器をさらに簡素化することが可能である。さらに、
比例制御器（Ｐ）のゲインを運転状況によって可変させ
て、制御性能を一層上げることが第２の課題である。
て、外乱推定器に既に積分機能を具備しているので、Ｐ
Ｉ制御器の積分器が冗長になっていることが分かる。よ
って、比例制御（Ｐ）のみで十分な制御性能が得られ、
制御器をさらに簡素化することが可能である。さらに、
比例制御器（Ｐ）のゲインを運転状況によって可変させ
て、制御性能を一層上げることが第２の課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】まず、このような課題を
解決するために、例えば特開平3-025505号公報等で明示
され、ロバスト制御に盛んに使用されている等価外乱補
償法がある。その一例として、これを誘導電動機の速度
制御系に適用した場合のブロック図を図２に示す。図２
において、Ｊn はモータ駆動システムの慣性Ｊのノミナ
ル値で、Ｔf はフィルタの時定数、Ｋtnはトルク係数Ｋ
t のノミナル値である。速度指令ωd と実速度ωとの偏
差を入力とする比例制御器（Ｐ）の出力をＵpi、入力ト
ルク指令をＵ、外乱推定器出力をＴLEとすると、この図
より以下の方程式を満たすことが分かる。
解決するために、例えば特開平3-025505号公報等で明示
され、ロバスト制御に盛んに使用されている等価外乱補
償法がある。その一例として、これを誘導電動機の速度
制御系に適用した場合のブロック図を図２に示す。図２
において、Ｊn はモータ駆動システムの慣性Ｊのノミナ
ル値で、Ｔf はフィルタの時定数、Ｋtnはトルク係数Ｋ
t のノミナル値である。速度指令ωd と実速度ωとの偏
差を入力とする比例制御器（Ｐ）の出力をＵpi、入力ト
ルク指令をＵ、外乱推定器出力をＴLEとすると、この図
より以下の方程式を満たすことが分かる。
【０００９】
【数１】 Ｕ＝ＴLE＋Ｕpi (1) また、等価外乱推定器ブロック３より、次式が得られ
る。ここで、ブロック６は時定数Ｔf のローパスフィル
タである。
る。ここで、ブロック６は時定数Ｔf のローパスフィル
タである。
【数２】 ＴLE＝（ＵＫtn−Ｊn ｓω）／（１＋Ｔf ｓ）Ｋtn (2) (2)式のＵに (1)式を代入すると
【数３】 ＴLE＝〔ＴLE＋Ｕpi−（Ｊn ／Ｋtn）ｓω〕／（１＋Ｔf ｓ） (3) となる。 (3)式を計算し直すと
【数４】 ＴLE＝Ｕpi／Ｔf ｓ−Ｊn ω／Ｔf Ｋtn (4) となる。
【００１０】(1)、 (4)式に基づいてブロック図化する
と、図１が得られる。図１は図２から等価変換したもの
なので、図２と完全に同じ機能を有する。しかも、図２
と較べると外乱推定器３は２個の動態フィルタから各１
個の積分器10と比例器11とに変換されたので、制御構造
が簡単になる。更に、Ｊn はモータ駆動システムの慣性
ノミナル値で、Ｔf はフィルタの時定数、Ｋtnはトルク
係数のノミナル値であるから、実際の設計に際してパラ
メータの選定が設計値や実験値などのノミナル値でよい
ので単純明快である。
と、図１が得られる。図１は図２から等価変換したもの
なので、図２と完全に同じ機能を有する。しかも、図２
と較べると外乱推定器３は２個の動態フィルタから各１
個の積分器10と比例器11とに変換されたので、制御構造
が簡単になる。更に、Ｊn はモータ駆動システムの慣性
ノミナル値で、Ｔf はフィルタの時定数、Ｋtnはトルク
係数のノミナル値であるから、実際の設計に際してパラ
メータの選定が設計値や実験値などのノミナル値でよい
ので単純明快である。
【００１１】また、図２から等価外乱補償制御の導入に
よって、速度制御ループに積分の機能を持たせたので、
従来の等価外乱補償制御した場合のＰＩ制御器には、積
分器（Ｉ）が冗長に成っていることが分かる。従って、
速度制御ループにＰＩ制御器の積分器を取り外し、比例
（Ｐ）制御のみで構成すれば、制御構造をさらに簡素化
することができる。等価外乱を推定し補償したため、パ
ラメータ変動による不安定な要素を取り外し、負荷の入
り切りによるインパクトドロップ量を小さくし得る。
よって、速度制御ループに積分の機能を持たせたので、
従来の等価外乱補償制御した場合のＰＩ制御器には、積
分器（Ｉ）が冗長に成っていることが分かる。従って、
速度制御ループにＰＩ制御器の積分器を取り外し、比例
（Ｐ）制御のみで構成すれば、制御構造をさらに簡素化
することができる。等価外乱を推定し補償したため、パ
ラメータ変動による不安定な要素を取り外し、負荷の入
り切りによるインパクトドロップ量を小さくし得る。
【００１２】外乱の影響を克服した後、目標速度追従偏
差ｅは速度指令ωd 、実速度ωより
差ｅは速度指令ωd 、実速度ωより
【数５】 ｅ＝ωd −ω (5) と定義され、次のような理想的な動特性を持つことがよ
く知られている。
く知られている。
【数６】 Ｊn （ｄｅ／ｄｔ）＋ｋp ・Ｋtn・ε＝０ (6) ただし、ｋp は比例制御（Ｐ）のゲインである。 (6)式
を解くと、偏差は
を解くと、偏差は
【数７】 ｅ(t) ＝ｅ(0) ・exp 〔−（ｋp ・Ｋtn／Ｊn ）ｔ〕 (7) ただし、ｅ(0):初期偏差 を満たし、オーバーシュート、減衰振動無しで漸近収束
し、収束率は比例制御のゲインｋp で決まることが分か
る。よって、速度制御ループの設計も単純な収束率の決
定となり、実際の設計仕様に応じてｋp を決めればよ
い。
し、収束率は比例制御のゲインｋp で決まることが分か
る。よって、速度制御ループの設計も単純な収束率の決
定となり、実際の設計仕様に応じてｋp を決めればよ
い。
【００１３】実際のシステムでは速度検出器にノイズが
入り、制御器に悪影響を与える。その影響が制御ループ
のゲインに比例していることがよく知られている。よっ
て、収束性をよくするためのゲインの上げとノイズの影
響を現象するためのゲインの下げに矛盾が出る。ゲイン
を一定にすると、うまくトレードオフできない場合があ
る。そこで、ここでは、ノイズの追従偏差ｅに対する割
合が、ｅが大きい場合小さく、ｅが小さい場合大きいと
いう特徴に注目し、偏差が大きい場合ゲインを上げるこ
とによって収束率を上げ、偏差が小さくなったらゲイン
を下げることによってノイズの影響を小さくすると、両
方の性能を満たすことができる。かくして、図１の比例
ゲインｋp と外乱推定器３のゲイン（１／Ｔf ）（前記
ローパスフィルタ６の時定数Ｔf の逆数）を図４のよう
に偏差の値に従って上げたり下げたりすると、収束率と
ノイズの影響の両方の性能とも上げることができ、制御
変化が大きい時は応答が早く、制御変化が安定な時は応
答を遅くして制御を行うことができる。
入り、制御器に悪影響を与える。その影響が制御ループ
のゲインに比例していることがよく知られている。よっ
て、収束性をよくするためのゲインの上げとノイズの影
響を現象するためのゲインの下げに矛盾が出る。ゲイン
を一定にすると、うまくトレードオフできない場合があ
る。そこで、ここでは、ノイズの追従偏差ｅに対する割
合が、ｅが大きい場合小さく、ｅが小さい場合大きいと
いう特徴に注目し、偏差が大きい場合ゲインを上げるこ
とによって収束率を上げ、偏差が小さくなったらゲイン
を下げることによってノイズの影響を小さくすると、両
方の性能を満たすことができる。かくして、図１の比例
ゲインｋp と外乱推定器３のゲイン（１／Ｔf ）（前記
ローパスフィルタ６の時定数Ｔf の逆数）を図４のよう
に偏差の値に従って上げたり下げたりすると、収束率と
ノイズの影響の両方の性能とも上げることができ、制御
変化が大きい時は応答が早く、制御変化が安定な時は応
答を遅くして制御を行うことができる。
【００１４】
【作用】図１において、ブロック１は制御対象のモータ
駆動系を示す。ブロック９は速度偏差を入力とする速度
Ｐ（Ｉ）制御部で、出力はブロック３及びブロック１へ
送られる。点線で囲まれたブロック３は本発明の等価外
乱を推定する制御装置であり、等価的な負荷、パラメー
タの変動量を推定するために、まずＰＩ出力であるＵpi
を入力量としてブロック10の積分ゲイン（１／Ｔf ）の
積分器を通し、またブロック１の出力である速度信号ω
を制御量としてブロック11のプラントのダイナミックス
から決まる係数Ｊn ／（ＫtnＴf ）を掛け、それらの出
力から加算器８″により偏差を求める。この偏差が等価
外乱推定値ＴLEであり、これを加算器８′でＰＩ出力で
あるＵpiに加算させる。ここでＪn はモータ駆動系の慣
性、Ｋtnはトルク係数のノミナル値、Ｔf は制御の応答
性を左右するいわゆる感度関数の時定数でローパスフィ
ルタ６の時定数である。これはルーエンバーガのオブザ
ーバフィルタ時定数に対応するものである。等価外乱推
定値ＴLEを加算器８′に印加する前にローパスフィルタ
を通過させてノイズに対して安定化しておいてもよい。
駆動系を示す。ブロック９は速度偏差を入力とする速度
Ｐ（Ｉ）制御部で、出力はブロック３及びブロック１へ
送られる。点線で囲まれたブロック３は本発明の等価外
乱を推定する制御装置であり、等価的な負荷、パラメー
タの変動量を推定するために、まずＰＩ出力であるＵpi
を入力量としてブロック10の積分ゲイン（１／Ｔf ）の
積分器を通し、またブロック１の出力である速度信号ω
を制御量としてブロック11のプラントのダイナミックス
から決まる係数Ｊn ／（ＫtnＴf ）を掛け、それらの出
力から加算器８″により偏差を求める。この偏差が等価
外乱推定値ＴLEであり、これを加算器８′でＰＩ出力で
あるＵpiに加算させる。ここでＪn はモータ駆動系の慣
性、Ｋtnはトルク係数のノミナル値、Ｔf は制御の応答
性を左右するいわゆる感度関数の時定数でローパスフィ
ルタ６の時定数である。これはルーエンバーガのオブザ
ーバフィルタ時定数に対応するものである。等価外乱推
定値ＴLEを加算器８′に印加する前にローパスフィルタ
を通過させてノイズに対して安定化しておいてもよい。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の制御装置をモータの速度制御
系に用いた一実施例を示すブロック図である。加算器８
で速度指令ωd と実速度ωとの偏差をとり、その偏差を
入力とする比例制御器９の出力Ｕpiが、等価外乱推定器
３の出力である外乱推定値ＴLEと加算器８′で加算さ
れ、入力トルク指令ｕとなる。トルク指令ｕはモータ駆
動系プラント１へ到り、パワーアクチュエータ13を経て
モータ系14が速度信号ωを出力する。等価外乱推定器３
のブロックは前記ＰＩ出力であるＵpiと速度信号ωとを
入力として、前記 (4)式に基づいて積分器10と比例器11
とから成る推定器によって外乱を補償するため、負荷や
パラメータの変動があっても速度の応答が早く、すなわ
ちロバスト（頑丈）な制御システムを実現することがで
きる。多くの制御プラントにおいて、このような簡単で
実現性の高い外乱推定器を設けて外乱を推定し、補償す
ることによって高機能の制御システムを構成することが
できることは以上の例示からも明らかである。
系に用いた一実施例を示すブロック図である。加算器８
で速度指令ωd と実速度ωとの偏差をとり、その偏差を
入力とする比例制御器９の出力Ｕpiが、等価外乱推定器
３の出力である外乱推定値ＴLEと加算器８′で加算さ
れ、入力トルク指令ｕとなる。トルク指令ｕはモータ駆
動系プラント１へ到り、パワーアクチュエータ13を経て
モータ系14が速度信号ωを出力する。等価外乱推定器３
のブロックは前記ＰＩ出力であるＵpiと速度信号ωとを
入力として、前記 (4)式に基づいて積分器10と比例器11
とから成る推定器によって外乱を補償するため、負荷や
パラメータの変動があっても速度の応答が早く、すなわ
ちロバスト（頑丈）な制御システムを実現することがで
きる。多くの制御プラントにおいて、このような簡単で
実現性の高い外乱推定器を設けて外乱を推定し、補償す
ることによって高機能の制御システムを構成することが
できることは以上の例示からも明らかである。
【００１６】特に、制御システムを設計する際は、図１
において、制御プラントの慣性Ｊやパワーアクチュエー
タのトルク係数Ｋt のノミナル値を、ただ単にブロック
11に取り入れればよい。また、要求仕様に応じて比例ゲ
インｋp と感度関数の時定数であるローパスフィルタ６
の時定数Ｔf とを決め、それらを比例制御器９、積分器
10、及び比例器11に取り入れればよい。また、一例とし
て、図４のゲイン関数に示したように制御ゲインである
ｋp と１／Ｔf とを速度偏差ｅの大きさによって可変構
造系とするとか、データテーブル化してそれを参照する
方法も可能であり、かくすることによって制御安定度が
向上することが期待でき、これは実験によっても確認し
ている。
において、制御プラントの慣性Ｊやパワーアクチュエー
タのトルク係数Ｋt のノミナル値を、ただ単にブロック
11に取り入れればよい。また、要求仕様に応じて比例ゲ
インｋp と感度関数の時定数であるローパスフィルタ６
の時定数Ｔf とを決め、それらを比例制御器９、積分器
10、及び比例器11に取り入れればよい。また、一例とし
て、図４のゲイン関数に示したように制御ゲインである
ｋp と１／Ｔf とを速度偏差ｅの大きさによって可変構
造系とするとか、データテーブル化してそれを参照する
方法も可能であり、かくすることによって制御安定度が
向上することが期待でき、これは実験によっても確認し
ている。
【００１７】
【発明の効果】本発明の制御装置で必要なパラメータ定
数は確実な物理的意味を持っており、設計する時に、慣
性のノミナル値、トルク係数のノミナル値、追従偏差の
収束率に対応する速度制御部の比例ゲインｋp 、外乱の
推定速さに対応する感度関数の時定数の逆数１／Ｔf を
所定の仕様に応じて決定すればよく、実機での試運転が
不要である。また、本発明の制御装置は単純な積分演算
すなわち加算演算と掛け算より成る等価外乱推定、補償
機能を有している。そのため負荷の入り切り、慣性等の
パラメータ変化量を高速に推定、補償して、外乱がシス
テムに与える悪影響を解消するため、速度応答の乱れが
小さいという特徴を持っている。また、比例制御のゲイ
ンｋp 、外乱推定器のゲイン１／Ｔf を例えば図４のゲ
イン関数に示すように、速度偏差ｅの大きさによって可
変にすることによって、速度の収束率とノイズの影響の
減少の両方とも制御機能を一段と改善することができ
る。しかも、高機能を有しながら簡単な制御構造で実現
可能である。よって、本発明の制御装置はモータ駆動シ
ステムの速度制御系、位置制御系の制御ばかりでなく、
あらゆるプラントの制御系に適用可能である。
数は確実な物理的意味を持っており、設計する時に、慣
性のノミナル値、トルク係数のノミナル値、追従偏差の
収束率に対応する速度制御部の比例ゲインｋp 、外乱の
推定速さに対応する感度関数の時定数の逆数１／Ｔf を
所定の仕様に応じて決定すればよく、実機での試運転が
不要である。また、本発明の制御装置は単純な積分演算
すなわち加算演算と掛け算より成る等価外乱推定、補償
機能を有している。そのため負荷の入り切り、慣性等の
パラメータ変化量を高速に推定、補償して、外乱がシス
テムに与える悪影響を解消するため、速度応答の乱れが
小さいという特徴を持っている。また、比例制御のゲイ
ンｋp 、外乱推定器のゲイン１／Ｔf を例えば図４のゲ
イン関数に示すように、速度偏差ｅの大きさによって可
変にすることによって、速度の収束率とノイズの影響の
減少の両方とも制御機能を一段と改善することができ
る。しかも、高機能を有しながら簡単な制御構造で実現
可能である。よって、本発明の制御装置はモータ駆動シ
ステムの速度制御系、位置制御系の制御ばかりでなく、
あらゆるプラントの制御系に適用可能である。
【図１】本発明の制御装置をモータの速度制御系に用い
た一実施例を示すブロック図である。
た一実施例を示すブロック図である。
【図２】等価外乱補償制御法の原理的構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】従来の等価外乱補償制御の実例を示すブロック
図である。
図である。
【図４】速度偏差ｅの大きさの関数として変化させる比
例制御のゲインｋp 、外乱推定器のゲイン１／Ｔf のグ
ラフである。
例制御のゲインｋp 、外乱推定器のゲイン１／Ｔf のグ
ラフである。
１ モータ駆動系プラント ２ 比例積分制御器 ３ 等価外乱推定器 ４ 微分器 ５ ローパスフィルタ付きトルク係数のノミナル値乗算
器 ６ ローパスフィルタ ７ ハイパスフィルタ付き微分器 ８，８′，８″加算器 ９ 比例制御器 10 積分器 11 比例器 12 トルク係数の逆数のノミナル値乗算器 13 アクチュエータ 14 モータ系 15 トルク係数のノミナル値乗算器 18 加算器 ω 速度信号 ωd 速度指令 ｅ 目標速度追従偏差 Ｊn モータ駆動システムの慣性のノミナル値 ｋp 比例制御（Ｐ）のゲイン Ｋt トルク係数 Ｋtn トルク係数のノミナル値 Ｔf フィルタの時定数 ＴL 外乱 ＴLE 外乱推定値 Ｕ トルク指令値 Ｕpi 比例制御器の出力
器 ６ ローパスフィルタ ７ ハイパスフィルタ付き微分器 ８，８′，８″加算器 ９ 比例制御器 10 積分器 11 比例器 12 トルク係数の逆数のノミナル値乗算器 13 アクチュエータ 14 モータ系 15 トルク係数のノミナル値乗算器 18 加算器 ω 速度信号 ωd 速度指令 ｅ 目標速度追従偏差 Ｊn モータ駆動システムの慣性のノミナル値 ｋp 比例制御（Ｐ）のゲイン Ｋt トルク係数 Ｋtn トルク係数のノミナル値 Ｔf フィルタの時定数 ＴL 外乱 ＴLE 外乱推定値 Ｕ トルク指令値 Ｕpi 比例制御器の出力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−155383（ＪＰ，Ａ) 日本機械学会論文集（Ｃ編）58〜 546！、（平４−２）、日本機械学会、 金子健二、鈴木夏夫、大西公平、谷江和 雄、「減速器付ＤＣモータのトルク制御 の研究（第２報、加速度コントローラを 用いたトルク制御法）」，Ｐ．484−491
Claims (3)
- 【請求項１】制御プラントの制御量に該プラントのダイ
ナミクスから決まる係数のノミナル値を掛け、且つ該プ
ラントの制御応答を決定する感度関数を決める時定数の
逆数を掛けた値と、制御プラントの入力量を積分し、且
つ前記感度関数を決める時定数の逆数を掛けた値との偏
差を、前記プラントの入力量に印加することを特徴とす
る制御装置。 - 【請求項２】前記入力量を指令入力とプラントの制御量
との偏差に比例した値とすることを特徴とする請求項１
記載の制御装置。 - 【請求項３】指令入力とプラントの制御量との偏差を比
例させるための比例ゲインの値と、感度関数を決める時
定数の逆数の値とを、該プラントの稼働状態により可変
とすることを特徴とする請求項２記載の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4315193A JP2650822B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4315193A JP2650822B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06161507A JPH06161507A (ja) | 1994-06-07 |
| JP2650822B2 true JP2650822B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=18062535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4315193A Expired - Fee Related JP2650822B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2650822B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3304669B2 (ja) * | 1995-03-17 | 2002-07-22 | 神鋼電機株式会社 | 制御補償器 |
| KR100237306B1 (ko) * | 1997-03-25 | 2000-01-15 | 윤종용 | 2관성 공진계의 진동 억제방법 및 장치 |
| JP3322826B2 (ja) | 1997-08-13 | 2002-09-09 | ファナック株式会社 | サーボモータによる加圧制御方法及び装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03155383A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-07-03 | Mitsubishi Electric Corp | モータ制御装置 |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP4315193A patent/JP2650822B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本機械学会論文集（Ｃ編）５８〜５４６！、（平４−２）、日本機械学会、金子健二、鈴木夏夫、大西公平、谷江和雄、「減速器付ＤＣモータのトルク制御の研究（第２報、加速度コントローラを用いたトルク制御法）」，Ｐ．４８４−４９１ |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06161507A (ja) | 1994-06-07 |
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