JP2737064B2 - 制御装置 - Google Patents

制御装置

Info

Publication number
JP2737064B2
JP2737064B2 JP3260683A JP26068391A JP2737064B2 JP 2737064 B2 JP2737064 B2 JP 2737064B2 JP 3260683 A JP3260683 A JP 3260683A JP 26068391 A JP26068391 A JP 26068391A JP 2737064 B2 JP2737064 B2 JP 2737064B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control device
output
controlled object
equivalent disturbance
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3260683A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05100709A (ja
Inventor
弘和 小林
淳 藤川
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.)
Toyo Denki Seizo KK
Original Assignee
Toyo Denki Seizo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Denki Seizo KK filed Critical Toyo Denki Seizo KK
Priority to JP3260683A priority Critical patent/JP2737064B2/ja
Publication of JPH05100709A publication Critical patent/JPH05100709A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2737064B2 publication Critical patent/JP2737064B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、安定化フィードバック
制御装置に係り、特に頑健で且つ高速応答を達成できる
制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的な電動機速度制御系の例により図
8で説明する。図8は安定化フィードバック制御装置の
従来の例を示すもので、1はPI制御装置、2は制御対
象で本例ではモータである。ここにR,Yは各々設定入
力,状態量であり、したがって速度制御系では、Rが速
度指令,Yが速度検出出力である。KT はトルク発生係
数である。
【0003】すなわち、設定入力R,状態量Yの偏差e
をPI補償要素を通して制御対象に印加することによ
り、速度制御系を安定化している。その一般的な安定化
調整としては、慣性Jが大きいほど比例ゲインKP を大
きくし、それに応じて積分ゲインKI も大きくすること
により達成される。
【0004】かように、図示のごとく通常はPI補償要
素を直列に挿入し、制御対象に応じた比例ゲインKP
よび積分ゲインKI を調整することにより安定化を図っ
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、比例ゲ
インKP を大きくすると定常状態ではノイズや検出リッ
プル等の影響で不安定になり易く、また積分ゲインKI
を大きくすると設定入力のステップ変化に際し速度のオ
ーバーシュートが発生して好ましくない。
【0006】比例ゲインKP ,積分ゲインKI を電動機
等の運転状態に応じて変化する必要があるが、一般に比
例ゲインKP ,積分ゲインKI は可変抵抗等で手動の調
整を行うものとなるため、瞬時の、例えば電動機状態に
応じた調整は不可能である。
【0007】更に、積分ゲインKI を偏差eの変化に応
じて自動的に変化する方法もあり、これは積分ゲインK
I が固定の場合よりは高性能なものとなるものの、慣性
Jや粘性係数Dの変動に十分対応できない。
【0008】また、より高速応答をさせようとすれば、
微分補償要素を別に追加する必要があるが、これはノイ
ズ等の影響を受け易く、安定化に苦労するのが常であっ
た。
【0009】かくのごとく、現在、比例ゲインKP や積
分ゲインKI を運転状態に応じて最適に調整する装置が
なく、したがって、試運転調整員が現地に行ってその都
度苦労して調整しているのが現状である。
【0010】このような問題を解決するために、本発明
者等は多機能形制御装置を案出し、例えば特開平3-0255
05号公報等で開示している。この装置の高性能性につい
ては上記公報に詳述してあるが、以下に概略の説明を加
える。
【0011】すなわち、中心をなすP(比例)又はP
(比例),I(積分)等からなる安定化フィードバック
制御装置と、指令追従性を向上させるフィードフォワー
ド部、および負荷変動制御対象のパラメータや負荷の変
動の影響をほとんど受けないようにする等価外乱補償部
等から構成されており、その基本図を図4に示す。
【0012】図4は図8に類して示してあり、4はフィ
ードフォワード部、5は等価外乱補償部、TL は負荷外
乱である。図中の符号で図8と同一のものは同一機能を
有する部分を示す。
【0013】図4の基本制御ブロックを図5を参照して
説明する。図中、図4と同一符号は同一機能を有するも
のを示す。
【0014】指令出力rと出力の状態量Y間の伝達関数
は次式で示される。
【数1】 にすると、式(1)は〔(Y/r)=1〕となる。した
がって、このとき偏差は(e=0)となる。
【0015】すなわち、出力は常に入力に追従して動作
し、その間の偏差は常に零に保たれる。
【0016】しかし、このためにはフィードフォワード
補償部F2 は制御対象Gの逆関数の形(1/GKT )で
なければならないが、例えば制御対象の慣性Jや粘性係
数Dが変動すると、式(2)が保てなくなって制御上不
安定になることがある。
【0017】次に等価外乱補償部5について説明する。
この等価外乱補償部5は図4に示したごとく指令T
* (速度制御の場合はトルク指令)と出力Y(速度制御
の場合は回転出力または回転数)の情報を活用して等価
外乱を算出し、これを指令T* に加算することにより構
成される。さらに、等価外乱補償部5の機能をブロック
図である図6を用いて説明する。図中図4と同一符号は
同一機能を有する部分を示す。
【0018】まず、図6において等価外乱部5が付加さ
れない場合は、次のごとくに示される。 T* (S)KT (S)−TL (S)=(JS+D)ω(S) (3) ここに、TL (S):負荷外乱 ω(S) :回転速度
【0019】一方、パラメータ変動を考慮して次のよう
におく。
【数2】 ただし、∧印はノミナル値、Δは変動分を示す。
【0020】ここで、式(4)を式(3)に代入する
と、等価外乱TE (S)は、
【数3】 となる。
【0021】この式(5)の物理的内容は、等価外乱T
E (S)は負荷外乱TL (S)や各定数のノミナル値か
らの変動分等を全て含めており、それらを一括して等価
外乱と考えることにより、式(5)の右辺のごとく、各
定数のノミナル値のみで記述できることを示している。
【0022】この等価外乱TE (S)をノイズ除去のた
めのローパスフィルタを通して指令T* に加算すること
により、等価外乱補償がなされる。式(5)において、
右辺の粘性係数Dのノミナル値を零としても等価外乱補
償の機能は損なわれない。そして、ローパスフィルタの
時定数は一般には制御対象の時定数に対して充分小さく
できるので、図6は図7のごとく書き替えることができ
る。
【0023】よって、かような図7に示されるごとく負
荷外乱や各定数変動に無関係なノミナル値のみで記述で
きることになり、トルク指令に対する回転出力応答は、
負荷外乱や定数変動に影響されないため、頑健且つ安定
な運転が確保できる。
【0024】なお、図6に示した等価外乱補償部5のブ
ロックは、本図を基本として種々の制御ブロック上の変
換が可能であり、実用面ではより好適な形にして使用さ
れていることは当然である。
【0025】さらに、この方法は、 等価外乱補償を施すことによって図7に勵磁したブ
ロック図のごとくなり、図4および図5の制御対象2は
ノミナル値のみの関係になり、前述のフィードフォワー
ド補償部も式(2)における制御対象のGKT がGおよ
びKT のそれぞれノミナル値の積となるので、式(2)
の関係が常に保つことができ、フィードフォワード補償
が常に有効に働くことになる。 上記二つの装置のフィードフォワード補償部、等価
外乱補償部の組み合わせにより、各装置の欠点が除去さ
れ、その特徴が発揮されるものである。
【0026】上述のごとく多機能制御装置は簡単なアル
ゴリズムで高速、高性能且つ頑健な制御が実現できる
が、検出信号として上述説明例ではモータ速度を検出す
る必要がある。モータ速度はタコジェネレータやパルス
ジェネレータ等で比較的簡単に検出できるので、設定変
化、負荷変動あるいはパラメータ変動の補償には何ら問
題はないが、例えばモータと負荷との機械的結合が柔構
造の場合は軸捩じり振動が発生し、通常はその防振は本
方式でも可能であるが、微小な捩じり振動の場合には振
動中のモータ速度の変化が微小なために、本方式ではパ
ルス数の大きい高価な速度検出器を使用する必要があ
り、また、その速度演算もビット数を多くして分解能を
上げる必要があり、ハード、ソフト共に複雑、高価にな
り、場合によっては防振できないことがある。
【0027】
【課題を解決するための手段】本発明は上述したような
点に鑑みてなされたものであり、モータと負荷との間に
トルクメータを挿入しその検出信号を利用することによ
り、上述の多機能制御装置と併用することによって、指
令変化や負荷変動、パラメータ変動等に対する高速且つ
頑健な制御機能を損なわないで、微小な捩じり振動を防
振できる。
【0028】まず、トルクメータ出力の活用が軸捩じり
振動の抑制に寄与する理由を説明する。
【0029】捩じり軸系のブロック図を図4に則して記
すと図2のごとくなる。ここにKC は捩じり軸のばね定
数、Jl は負荷側の慣性、Dl は負荷側の粘性係数であ
り、ωl (S)は負荷側の速度であって、TT/M (S)
がトルクメータ出力に相当する。
【0030】a点はモータの加減速トルクである。T*
(S)はトルク指令でありP(I)制御装置の出力なの
で認知できるから、
【数4】 は簡単に演算でき、これがモータの加減速トルクに相当
する。
【0031】一方、図6の等価外乱補償部5において、
ω(S)=Yを入力とするブロックの出力
【数5】 がモータの加減速トルクに相当するので、これと置き換
えて等価外乱補償部5のブロック図を構成すると図9に
なる。図9をさらにブロック変換すると図10となる。
【0032】すなわち、トルクメータ出力TT/M (S)
をローパスフィルタを通してトルク指令に加算すること
が、等価外乱補償したことに相当する。しかしこの補償
方法を図6の等価外乱補償部5と同一に評価するには無
理がある。なぜなら上述の
【数6】 をモータ加減速トルクとしたが、正確にはT* (S)K
T −TT/M (S)にする必要があり、その結果得られた
値は(JS+D)ω(S)であり、図6のノミナル値記
述と全く同一とは言えない。すなわち、KT ,J,Dの
ようなパラメータ変動に対する頑健性は補償されない。
そこで本発明では、
【数7】 をそのまま活用するのでなくて、バンドパスフィルタを
通して活用する。しかも図6の等価外乱補償部5をその
ままの形で併用することにより、多機能形制御装置の機
能を残したままで、微小な捩じり共振を防振できること
になる。
【0033】その総合ブロック図を図1に示す。6がバ
ンドパスフィルタであり、捩じり系の共振周波数の範囲
をパスさせるようにする。Kはゲイン要素であり1以下
に選定し、偏差e=R−ω(S)に応じてeが小さい時
にKを1に近くし、eが大きい時はKを小さくして、等
価外乱補償部5を主に活用するようにしてもよい。
【0034】
【作用】図1において、フィードフォワード部4、等価
外乱補償部5等からなる多機能形制御装置は、通常の指
令変化に対する追従性、負荷変動やパラメータ変動に対
する頑健性を確保し、且つ定常的で微小な捩じれ振動に
対する防振には、軸トルクメータ出力をバンドパスフィ
ルタを通してトルク指令に加算することで達成できる。
【0035】
【実施例】図1に示した主要ブロックを実現するための
主要ハード構成を図3に示す。CPU は汎用のマイクロプ
ロセッサでもよいが、より高性能を要する場合にはディ
ジタルシグナルプロセッサ(DSP)を用いれば、本発明の
基本演算は50μs位で実現できる。
【0036】ROM, RAMはメモリ素子であり、D−I/O
はディジタル入出力であり、運転、停止指令やパルスジ
ェネレータ信号等を取り扱う。また、Analogue−I/O
は速度指令(アナログの場合)やトルクメータ出力等を
接続する。
【0037】図1において、指令入力Rと状態量の一部
である出力ω(S)との偏差eを、P(I)制御装置等
からなる安定化補償を施してその出力がT* (S)とな
る。トルク指令T* (S)はパワーアクチュエータを通
すことにより、トルク発生係数KT を掛けて制御対象の
一部であるモータ2に加えられる。パワーアクチュエー
タはベクトルインバータであれば応答が速いので、トル
ク発生係数KT は定数として扱ってよい。
【0038】フィードフォワード補償部4は設定入力R
を入力し、その出力を安定化補償出力に加算させる。一
方、トルク指令T* (S)とモータ回転速度ω(S)を
入力とする等価外乱補償部5と、トルクメータ出力T
T/M (S)を入力としたバンドパスフィルタ出力とを、
安定化補償出力に加算する。これらの演算を図3のCPU,
ROM, RAM等に行わせる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は指令変化
に対する追従性をフィードフォワード補償部により、ま
た運転中に変動する負荷状態やトルク発生係数KT ,慣
性J,粘性係数Dといったパラメータに対する頑健性を
等価外乱補償部5により改善して、微小な捩じり軸振動
のように速度変化として検出困難な外乱をトルクメータ
を活用して防振する。以上の機能の組み合わせにより、
汎用的に使える高性能、簡単で且つ頑健、低価格の制御
装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の技術思想の理解を容易にするために示
した本発明の主要構成ブロック図である。
【図2】捩じり軸を考慮したモータ負荷を含めたブロッ
ク図である。
【図3】本発明の実施例のために示した主要ハード構成
図である。
【図4】多機能形制御装置の主要構成ブロック図であ
る。
【図5】PI制御装置による制御の基本ブロック図であ
る。
【図6】等価外乱補償部を示すブロック図である。
【図7】等価外乱補償後のモータ部分のブロック図であ
る。
【図8】従来例のPI制御系のブロック図である。
【図9】トルクメータ出力を活用した等価外乱補償相当
のブロック図である。
【図10】図9のブロック図を変換したブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 PI制御装置 2 制御対象 4 フィードフォワード部 5 等価外乱補償部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−155383(JP,A) 特開 昭62−281780(JP,A) 特開 昭62−207187(JP,A) 特開 平4−278609(JP,A) 特開 平5−168267(JP,A) 特開 平5−252779(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御対象の指令入力と、該制御対象の状
    態量との偏差量をP(比例)又はP(比例),I(積
    分)機能等からなる安定化補償装置を通して制御対象に
    印加するようにした安定化フィードバック制御装置にお
    いて、 制御対象の入力量と状態量とから該制御対象の運転特性
    に影響を与える変動要素を含めた等価外乱を算出し、該
    等価外乱を制御対象の入力側に加算する等価外乱補償部
    を備えてなる多機能形制御装置を構成し、制御対象であ
    る駆動装置とその負荷装置との間に機械的に結合された
    トルクメータの出力をバンドパスフィルタを通した後に
    該制御対象の入力側に加算するように構成したことを特
    徴とする制御装置。
  2. 【請求項2】 前記制御装置において、指令入力を制御
    対象の数式モデルの逆関数の形に構成した要素を通して
    該安定化補償装置の出力に印加するようにしたフィード
    フォワード部を有することを特徴とする請求項1記載の
    制御装置。
  3. 【請求項3】 前記制御装置でトルクメータの出力をバ
    ンドパスフィルタを通した後に該制御対象の入力側に加
    算するに当たり、ゲイン要素を付加し、そのゲインを指
    令入力と制御対象の状態量との偏差量に応じて変化する
    ようにしたことを特徴とする請求項1又は2記載の制御
    装置。
JP3260683A 1991-10-08 1991-10-08 制御装置 Expired - Fee Related JP2737064B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3260683A JP2737064B2 (ja) 1991-10-08 1991-10-08 制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3260683A JP2737064B2 (ja) 1991-10-08 1991-10-08 制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05100709A JPH05100709A (ja) 1993-04-23
JP2737064B2 true JP2737064B2 (ja) 1998-04-08

Family

ID=17351329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3260683A Expired - Fee Related JP2737064B2 (ja) 1991-10-08 1991-10-08 制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2737064B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002171778A (ja) * 2000-09-25 2002-06-14 Aisin Seiki Co Ltd 電動モータの振動抑制制御装置及び電動モータの振動抑制制御における設計手法
JP5605127B2 (ja) * 2010-09-27 2014-10-15 株式会社明電舎 軸トルク制御装置
JP5605383B2 (ja) * 2012-02-29 2014-10-15 株式会社明電舎 ダイナモメータシステム
JP6255716B2 (ja) * 2013-05-24 2018-01-10 株式会社ノーリツ 制御装置および給湯システムの制御装置
CN105403402B (zh) * 2015-11-12 2017-12-05 科诺伟业风能设备(北京)有限公司 风力发电机组传动链系统扭振状态的监测方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62207187A (ja) * 1986-03-05 1987-09-11 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd サ−ボモ−タの駆動方式
JP2623532B2 (ja) * 1986-05-27 1997-06-25 株式会社安川電機 防振制御方法
JPH03155383A (ja) * 1989-11-08 1991-07-03 Mitsubishi Electric Corp モータ制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05100709A (ja) 1993-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5698968A (en) Power system stabilizer for generator
EP1026818B1 (en) Motor speed controller and gain setting method of the controller
US5506930A (en) Control apparatus for a variable speed motor
JPH0325505A (ja) 多機能形制御装置
JP2514669B2 (ja) サ―ボモ―タの制御方式
JP3183516B2 (ja) 非同期機の固定子磁束の見積りを決定する方法
JP2737064B2 (ja) 制御装置
JP3173007B2 (ja) 電動機速度制御系におけるねじり振動抑制方法および装置
JP2850075B2 (ja) 可変構造制御方法
JPS594954B2 (ja) 機械駆動系軸ねじり振動制御装置
JP2770461B2 (ja) 多機能形制御装置
JPH086603A (ja) サーボ系の調整方法及びそのサーボ制御装置
JP3266391B2 (ja) 制御装置
JP2958600B2 (ja) モータ制御装置
JPH07337057A (ja) 電動機制御系における機械共振検出装置及び制振制御装置
JP3016521B2 (ja) 電動機制御装置
JP2923993B2 (ja) 電動機の制御装置
JP2663387B2 (ja) 安定化フィードバック制御方法
JPH0744863B2 (ja) 電動機制御装置
JP2850076B2 (ja) 制御装置
JPH11155295A (ja) 制振制御装置
JP2997278B2 (ja) 電動機の制御装置
JPH05115189A (ja) 状態空間法によるねじり系制御方式
JPH04127304A (ja) 電動機速度制御系におけるねじり振動抑制方法
JPH05181503A (ja) 安定化フィードバック制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090116

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090116

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100116

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees