JP2909498B2 - 電動機制御装置 - Google Patents
電動機制御装置Info
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- JP2909498B2 JP2909498B2 JP1059933A JP5993389A JP2909498B2 JP 2909498 B2 JP2909498 B2 JP 2909498B2 JP 1059933 A JP1059933 A JP 1059933A JP 5993389 A JP5993389 A JP 5993389A JP 2909498 B2 JP2909498 B2 JP 2909498B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電動機制御装置に係り、特に、電動機の駆動
系に含まれる積分要素の伝達関数を一次遅れ要素に変換
するに好適な電動機制御装置に関する。
系に含まれる積分要素の伝達関数を一次遅れ要素に変換
するに好適な電動機制御装置に関する。
直流及び交流の電動機は回転体の駆動装置として用い
られており、例えば、圧延機を用いて圧延材の板厚を制
御するシステムにおいて、圧延材を巻き取る巻取機の駆
動装置として用いられている。このようなシステムにお
いては、被圧延材に印加される張力の精度が板厚精度に
大きく影響するため、板厚制御装置と併用して被圧延材
及び圧延材の張力を制御するための張力駆動装置が設置
されている。
られており、例えば、圧延機を用いて圧延材の板厚を制
御するシステムにおいて、圧延材を巻き取る巻取機の駆
動装置として用いられている。このようなシステムにお
いては、被圧延材に印加される張力の精度が板厚精度に
大きく影響するため、板厚制御装置と併用して被圧延材
及び圧延材の張力を制御するための張力駆動装置が設置
されている。
圧延材の張力制御を行う場合には、例えば、特公昭62
−10113号公報に記載されているように、検出した張力
が目標張力となるように、電動機の電流あるいはトルク
を制御することが行われている。
−10113号公報に記載されているように、検出した張力
が目標張力となるように、電動機の電流あるいはトルク
を制御することが行われている。
しかし、上記従来技術においては、電動機の駆動系に
含まれる積分要素の伝達関数を一次遅れ要素に変換する
ことについては配慮されておらず、特に交流電動機を用
いたときのように、電動機の発生トルク応答を高速化す
ると、電動機の駆動トルクが圧延材の張力に反映されて
圧延材の伸びのばね作用による反動トルクの影響を受
け、張力制御系が不安定になり易く、高応答の張力制御
系を実現できないという不具合がある。
含まれる積分要素の伝達関数を一次遅れ要素に変換する
ことについては配慮されておらず、特に交流電動機を用
いたときのように、電動機の発生トルク応答を高速化す
ると、電動機の駆動トルクが圧延材の張力に反映されて
圧延材の伸びのばね作用による反動トルクの影響を受
け、張力制御系が不安定になり易く、高応答の張力制御
系を実現できないという不具合がある。
即ち、電動機によって巻取機を駆動する場合、電動機
の発生トルクTmと張力Ｔとで定まる伝達関数は、次の
（１）式によって表わされる。
の発生トルクTmと張力Ｔとで定まる伝達関数は、次の
（１）式によって表わされる。
J :張力駆動系の慣性モーメント［Kg・m2］ D :張力駆動機械の径［ｍ］ L :圧延機と巻取機間の距離［ｍ］ V1 :圧延速度［m/S］ E :ヤング率［N/m2］ A :圧延材の断面積［m2］ ωn:圧延材の共振角周波数［rad/s］ 上記伝達関数における二次系で圧延機の速度により振
動項が変化することがわかる。例えば、二次系の振動項
の値を下記のように試算すると、 Ｌ＝８［ｍ］ V1＝1200［mpm］＝20［m/s］ ωｎは圧延材の共振角周波数で、２〜５［Hz］なの
で、 ωｎ＝２π・（２〜５）≒13〜31［rad/s］ よって、 となり、圧延速度が、1200mpmと大きくても振動減衰係
数ζは、 ζ≒0.04〜0.1 であり、振動しやすい伝達関数になっている。
動項が変化することがわかる。例えば、二次系の振動項
の値を下記のように試算すると、 Ｌ＝８［ｍ］ V1＝1200［mpm］＝20［m/s］ ωｎは圧延材の共振角周波数で、２〜５［Hz］なの
で、 ωｎ＝２π・（２〜５）≒13〜31［rad/s］ よって、 となり、圧延速度が、1200mpmと大きくても振動減衰係
数ζは、 ζ≒0.04〜0.1 であり、振動しやすい伝達関数になっている。
なお、圧延機が停止している（V1＝０）の状態におい
ては、（３）式のζは０になるため、（１）式は次式と
なる。
ては、（３）式のζは０になるため、（１）式は次式と
なる。
このような運転状態においては、電動機トルクTmを緩
やかに出力し振動が発生しないようにしている。
やかに出力し振動が発生しないようにしている。
本発明の目的は、電動機の駆動系に含まれる積分要素
の伝達関数を一次遅れ要素に変換して振動減衰係数を等
価的に大きくすることができる電動機制御装置を提供す
ることにある。
の伝達関数を一次遅れ要素に変換して振動減衰係数を等
価的に大きくすることができる電動機制御装置を提供す
ることにある。
前記目的を達成するために、本発明は、第１の電動機
制御装置として、電動機に連結された回転体に装着され
る材料の張力を検出する張力検出手段と、目標張力指令
と前記張力検出手段の出力との偏差を補正する補正値を
目標張力指令に加えて出力する張力指令手段と、前記張
力指令手段の出力指令に対応した第１電流指令を出力す
る第１電流指令手段と、前記電動機の速度を検出して速
度信号を出力する速度検出手段と、前記速度検出手段で
検出した速度信号に基づいて補正電流指令を出力する補
正電流指令手段と、前記第１電流指令と前記補正電流指
令を用いて前記電動機の前記第１電流指令に応答する電
動機速度の振動減衰係数を大きくするための第２電流指
令を出力する第２電流指令手段と、前記電動機の電流が
前記第２電流指令となるように前記電動機の電流を制御
する制御手段とを含むものを構成したものである。
制御装置として、電動機に連結された回転体に装着され
る材料の張力を検出する張力検出手段と、目標張力指令
と前記張力検出手段の出力との偏差を補正する補正値を
目標張力指令に加えて出力する張力指令手段と、前記張
力指令手段の出力指令に対応した第１電流指令を出力す
る第１電流指令手段と、前記電動機の速度を検出して速
度信号を出力する速度検出手段と、前記速度検出手段で
検出した速度信号に基づいて補正電流指令を出力する補
正電流指令手段と、前記第１電流指令と前記補正電流指
令を用いて前記電動機の前記第１電流指令に応答する電
動機速度の振動減衰係数を大きくするための第２電流指
令を出力する第２電流指令手段と、前記電動機の電流が
前記第２電流指令となるように前記電動機の電流を制御
する制御手段とを含むものを構成したものである。
第２の電動機制御装置として、電動機に連結された回
転体に装着される材料の張力を検出する張力検出手段
と、目標張力指令と前記張力検出手段の出力との偏差を
補正する補正値を目標張力指令に加えて出力する張力指
令手段と、前記張力指令手段の出力指令に対応した第１
トルク指令を出力する第１トルク指令手段と、前記電動
機の速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段
と、前記速度検出手段で検出した速度信号に基づいて補
正トルク指令を出力する補正トルク指令手段と、前記第
１トルク指令と前記補正トルク指令を用いて前記電動機
の前記第１電流指令に応答する電動機速度の振動減衰係
数を大きくするための第２トルク指令を出力する第２ト
ルク指令手段と、前記電動機の駆動トルクが前記第２ト
ルク指令となるように前記電動機の駆動トルクを制御す
る制御手段とを含むものを構成したものである。
転体に装着される材料の張力を検出する張力検出手段
と、目標張力指令と前記張力検出手段の出力との偏差を
補正する補正値を目標張力指令に加えて出力する張力指
令手段と、前記張力指令手段の出力指令に対応した第１
トルク指令を出力する第１トルク指令手段と、前記電動
機の速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段
と、前記速度検出手段で検出した速度信号に基づいて補
正トルク指令を出力する補正トルク指令手段と、前記第
１トルク指令と前記補正トルク指令を用いて前記電動機
の前記第１電流指令に応答する電動機速度の振動減衰係
数を大きくするための第２トルク指令を出力する第２ト
ルク指令手段と、前記電動機の駆動トルクが前記第２ト
ルク指令となるように前記電動機の駆動トルクを制御す
る制御手段とを含むものを構成したものである。
第３の電動機制御装置として、電動機に供給する第１
電流指令を出力する第１電流指令手段と、前記電動機の
速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段と、目
標速度指令と前記速度検出手段の検出による速度信号と
の偏差に応じた補正速度信号を出力する補正速度信号出
力手段と、前記補正速度信号に基づいて補正電流指令を
出力する補正電流指令手段と、前記第１電流指令と前記
補正電流指令を用いて前記電動機の前記第１電流指令に
応答する電動機速度の振動減衰係数を大きくするための
第２電流指令を出力する第２電流指令手段と、前記電動
機の電流が前記第２電流指令となるように前記電動機の
電流を制御する制御手段とを含むものを構成したもので
ある。
電流指令を出力する第１電流指令手段と、前記電動機の
速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段と、目
標速度指令と前記速度検出手段の検出による速度信号と
の偏差に応じた補正速度信号を出力する補正速度信号出
力手段と、前記補正速度信号に基づいて補正電流指令を
出力する補正電流指令手段と、前記第１電流指令と前記
補正電流指令を用いて前記電動機の前記第１電流指令に
応答する電動機速度の振動減衰係数を大きくするための
第２電流指令を出力する第２電流指令手段と、前記電動
機の電流が前記第２電流指令となるように前記電動機の
電流を制御する制御手段とを含むものを構成したもので
ある。
第４の電動機制御装置として、電動機に供給する第１
トルク指令を出力する第１トルク指令手段と、前記電動
機の速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段
と、目標速度指令と速度検出手段の検出による速度信号
との偏差に応じた補正速度信号を出力する補正速度信号
出力手段と、前記補正速度信号に基づいて補正トルク指
令を出力する補正トルク指令手段と、前記第１トルク指
令と前記補正トルク指令を用いて前記電動機の前記第１
電流指令に応答する電動機速度の振動減衰係数を大きく
するための第２トルク指令を出力する第２トルク指令手
段と、前記電動機の駆動トルクが前記第２トルク指令と
なるように前記電動機の駆動トルクを制御する制御手段
とを含むものを構成としたものである。
トルク指令を出力する第１トルク指令手段と、前記電動
機の速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段
と、目標速度指令と速度検出手段の検出による速度信号
との偏差に応じた補正速度信号を出力する補正速度信号
出力手段と、前記補正速度信号に基づいて補正トルク指
令を出力する補正トルク指令手段と、前記第１トルク指
令と前記補正トルク指令を用いて前記電動機の前記第１
電流指令に応答する電動機速度の振動減衰係数を大きく
するための第２トルク指令を出力する第２トルク指令手
段と、前記電動機の駆動トルクが前記第２トルク指令と
なるように前記電動機の駆動トルクを制御する制御手段
とを含むものを構成としたものである。
第５の電動機制御装置として、電動機に連結された回
転体に装着される材料の張力を検出する張力検出手段
と、目標張力指令と前記張力検出手段の出力との偏差を
補正する補正値を目標張力指令に加えて出力する張力指
令手段と、前記張力指令手段の出力指令に対応した第１
電流指令を出力する第１電流指令手段と、前記電動機の
速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段と、目
標速度指令と前記速度検出手段の検出による速度信号と
の偏差に応じた補正速度信号を出力する補正速度信号出
力手段と、前記補正速度信号に基づいて補正電流指令を
出力する補正電流指令手段と、前記第１電流指令と前記
補正電流指令を用いて前記電動機の前記第１電流指令に
応答する電動機速度の振動減衰係数を大きくするための
第２電流指令を出力する第２電流指令手段と、前記電動
機の電流が前記第２電流指令となるように前記電動機の
電流を制御する制御手段とを含むものを構成したもので
ある。
転体に装着される材料の張力を検出する張力検出手段
と、目標張力指令と前記張力検出手段の出力との偏差を
補正する補正値を目標張力指令に加えて出力する張力指
令手段と、前記張力指令手段の出力指令に対応した第１
電流指令を出力する第１電流指令手段と、前記電動機の
速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段と、目
標速度指令と前記速度検出手段の検出による速度信号と
の偏差に応じた補正速度信号を出力する補正速度信号出
力手段と、前記補正速度信号に基づいて補正電流指令を
出力する補正電流指令手段と、前記第１電流指令と前記
補正電流指令を用いて前記電動機の前記第１電流指令に
応答する電動機速度の振動減衰係数を大きくするための
第２電流指令を出力する第２電流指令手段と、前記電動
機の電流が前記第２電流指令となるように前記電動機の
電流を制御する制御手段とを含むものを構成したもので
ある。
第６の電動機制御装置として、電動機に連結された回
転体に装着される材料の張力を検出する張力検出手段
と、目標張力指令と前記張力検出手段の出力との偏差を
補正する補正値を目標張力指令に加えて出力する張力指
令手段と、前記張力指令手段の出力指令に対応した第１
トルク指令を出力する第１トルク指令手段と、前記電動
機の速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段
と、目標速度指令と前記速度検出手段の検出による速度
信号との偏差に応じた補正速度信号を出力する補正速度
信号出力手段と、前記補正速度信号に基づいて補正トル
ク指令を出力する補正トルク指令手段と、前記第１トル
ク指令と前記補正トルク指令を用いて前記電動機の前記
第１電流指令に応答する電動機速度の振動減衰係数を大
きくするための第２トルク指令を出力する第２トルク指
令手段と、前記電動機の駆動トルクが前記第２トルク指
令となるように前記電動機の駆動トルクを制御する制御
手段とを含むものを構成したものである。
転体に装着される材料の張力を検出する張力検出手段
と、目標張力指令と前記張力検出手段の出力との偏差を
補正する補正値を目標張力指令に加えて出力する張力指
令手段と、前記張力指令手段の出力指令に対応した第１
トルク指令を出力する第１トルク指令手段と、前記電動
機の速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段
と、目標速度指令と前記速度検出手段の検出による速度
信号との偏差に応じた補正速度信号を出力する補正速度
信号出力手段と、前記補正速度信号に基づいて補正トル
ク指令を出力する補正トルク指令手段と、前記第１トル
ク指令と前記補正トルク指令を用いて前記電動機の前記
第１電流指令に応答する電動機速度の振動減衰係数を大
きくするための第２トルク指令を出力する第２トルク指
令手段と、前記電動機の駆動トルクが前記第２トルク指
令となるように前記電動機の駆動トルクを制御する制御
手段とを含むものを構成したものである。
電動機の目標電流に対応した第１電流指令が出力され
ると、この第１電流指令から補正電流指令を減ずる制御
が行われ、電動機の電流が目標電流に近づくに従って目
標電流を徐々に減らす制御が行われる。即ち、電動機の
駆動系に含まれる積分要素が一次遅れ要素に変換される
ため、電動機の電流が目標電流に近づくに従って電動機
の電流を徐々に減らす制御が順次行われる。また、電動
機のトルクに基づいて電動機を制御する場合でも、電動
機のトルクが目標トルクに近づくに従って目標トルクが
少しづつ減らされる制御が行われ、振動減衰係数を任意
に設定することによって制御応答を高速化することが可
能となる。
ると、この第１電流指令から補正電流指令を減ずる制御
が行われ、電動機の電流が目標電流に近づくに従って目
標電流を徐々に減らす制御が行われる。即ち、電動機の
駆動系に含まれる積分要素が一次遅れ要素に変換される
ため、電動機の電流が目標電流に近づくに従って電動機
の電流を徐々に減らす制御が順次行われる。また、電動
機のトルクに基づいて電動機を制御する場合でも、電動
機のトルクが目標トルクに近づくに従って目標トルクが
少しづつ減らされる制御が行われ、振動減衰係数を任意
に設定することによって制御応答を高速化することが可
能となる。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図において、圧延機10と巻取機12とは一定の間隔
を保って配置されており、圧延機10によって圧延された
圧延材14がデフロール16を介して巻取機12に巻取られる
ようになっている。巻取機12は回転体としてその回転軸
が電動機18の駆動軸に連結されている。巻取機12が電動
機の駆動によって回転すると、電動機18の駆動トルクに
より巻取機12の軸トルクが制御されるようになってい
る。そして巻取機12の軸トルクによって圧延材14の張力
が制御され、圧延材14の張力が張力検出手段として張力
計20により検出されるようになっている。この張力計20
の出力信号は、電動機18の駆動系を構成する張力制御系
22は供給されるようになっている。
を保って配置されており、圧延機10によって圧延された
圧延材14がデフロール16を介して巻取機12に巻取られる
ようになっている。巻取機12は回転体としてその回転軸
が電動機18の駆動軸に連結されている。巻取機12が電動
機の駆動によって回転すると、電動機18の駆動トルクに
より巻取機12の軸トルクが制御されるようになってい
る。そして巻取機12の軸トルクによって圧延材14の張力
が制御され、圧延材14の張力が張力検出手段として張力
計20により検出されるようになっている。この張力計20
の出力信号は、電動機18の駆動系を構成する張力制御系
22は供給されるようになっている。
張力制御系22は、減算器24、張力制御器26、加算器2
8、単位変換器30、減算器32,34、電流制御器36、ゲート
パルス発生器38、電力変換器40、変流器42、速度検出器
44、張力振動補正器46から構成されている。
8、単位変換器30、減算器32,34、電流制御器36、ゲート
パルス発生器38、電力変換器40、変流器42、速度検出器
44、張力振動補正器46から構成されている。
減算器24と加算器28には目標張力指令が与えられ、張
力計20の出力信号と目標張力指令との偏差が張力制御器
26に入力されるようになっている。張力制御器26は減算
器24の偏差を積分し、積分した値を補正値として加算器
28へ出力するようになっている。そして加算器28は目標
張力指令と補正値とを加算し、この加算値を張力指令と
して単位変換器30へ出力するようになっている。即ち、
減算器24、加算器28、張力制御器26は張力指令手段とし
て構成されている。単位変換器30は張力指令を電流指令
に変換し、変換した電流指令を電動機18の目標電流に対
応した第１電流指令として減算器32へ出力するようにな
っている。即ち、張力制御系22においては、電動機18の
電流を制御して電動機18の駆動トルクを制御し、最終的
に巻取機12の駆動による圧延材14の張力を制御するよう
にしているため、張力指令を電流指令に変換する処理が
行われている。
力計20の出力信号と目標張力指令との偏差が張力制御器
26に入力されるようになっている。張力制御器26は減算
器24の偏差を積分し、積分した値を補正値として加算器
28へ出力するようになっている。そして加算器28は目標
張力指令と補正値とを加算し、この加算値を張力指令と
して単位変換器30へ出力するようになっている。即ち、
減算器24、加算器28、張力制御器26は張力指令手段とし
て構成されている。単位変換器30は張力指令を電流指令
に変換し、変換した電流指令を電動機18の目標電流に対
応した第１電流指令として減算器32へ出力するようにな
っている。即ち、張力制御系22においては、電動機18の
電流を制御して電動機18の駆動トルクを制御し、最終的
に巻取機12の駆動による圧延材14の張力を制御するよう
にしているため、張力指令を電流指令に変換する処理が
行われている。
減算器32には第１電流指令と張力振動補正器46からの
補正電流指令が入力されている。即ち、張力振動補正器
46は、電動機18の回転速度を検出する速度検出手段とし
ての速度検出器44からの速度信号を取り込み、この速度
信号に調整ゲインを乗算した補正電流指令を出力するよ
うになっている。この調整ゲインが速度信号に乗算され
るときには、電流指令／回転速度に対応した単位変換が
行われる。そして、補正電流指令が減算器32に入力され
ると、減算器32からは第１電流指令と補正電流指令の偏
差に応じた電流指令として、電動機18の第１電流指令に
応答する電動機速度の振動減衰係数を大きくするための
第２電流指令が出力されるようになっている。即ち、減
算器32は第２電流指令手段として構成されている。そし
て第２電流指令は減算器34へ出力される。
補正電流指令が入力されている。即ち、張力振動補正器
46は、電動機18の回転速度を検出する速度検出手段とし
ての速度検出器44からの速度信号を取り込み、この速度
信号に調整ゲインを乗算した補正電流指令を出力するよ
うになっている。この調整ゲインが速度信号に乗算され
るときには、電流指令／回転速度に対応した単位変換が
行われる。そして、補正電流指令が減算器32に入力され
ると、減算器32からは第１電流指令と補正電流指令の偏
差に応じた電流指令として、電動機18の第１電流指令に
応答する電動機速度の振動減衰係数を大きくするための
第２電流指令が出力されるようになっている。即ち、減
算器32は第２電流指令手段として構成されている。そし
て第２電流指令は減算器34へ出力される。
減算器34には、第２電流指令と、電動機18の電流を検
出する電流検出手段としての変流器42の出力信号が入力
されており、減算器34からは第２電流指令と変流器42の
出力信号の偏差を零に抑制するための信号が出力される
ようになっている。この電流指令は電流制御器46に入力
され、電流指令が電動機18の実際の電流値に対応づけた
値に変換される。そして電流制御器36の出力信号はゲー
トパルス発生器38へ出力される。ここで電流指令に基づ
いたゲートパルスを発生するための処理が行われ、ゲー
トパルス発生器38から電力変換器40へゲートパルスが出
力される。電力変換器40はサイリスタなどのスイッチン
グ素子を備え、ゲートパルスに従ってスイッチング素子
を点弧し、スイッチング素子の点弧によって電動機18の
電流を制御するように構成されている。即ち、減算器3
4、電流制御器36、ゲートパルス発生器38、電力変換器4
0は電動機18の駆動を制御する制御手段として構成され
ている。
出する電流検出手段としての変流器42の出力信号が入力
されており、減算器34からは第２電流指令と変流器42の
出力信号の偏差を零に抑制するための信号が出力される
ようになっている。この電流指令は電流制御器46に入力
され、電流指令が電動機18の実際の電流値に対応づけた
値に変換される。そして電流制御器36の出力信号はゲー
トパルス発生器38へ出力される。ここで電流指令に基づ
いたゲートパルスを発生するための処理が行われ、ゲー
トパルス発生器38から電力変換器40へゲートパルスが出
力される。電力変換器40はサイリスタなどのスイッチン
グ素子を備え、ゲートパルスに従ってスイッチング素子
を点弧し、スイッチング素子の点弧によって電動機18の
電流を制御するように構成されている。即ち、減算器3
4、電流制御器36、ゲートパルス発生器38、電力変換器4
0は電動機18の駆動を制御する制御手段として構成され
ている。
以上の構成における制御システムを自動制御理論に従
って変換すると、第２図の（Ａ）に示されるようなブロ
ック構成となる。一次遅れブロック50は制御手段の機能
から決定され、Tcは電流指令から電動機18の駆動トルク
までの応答遅れ（mS）を示し、Fcは電流指令を電圧の単
位に変換する変換ゲインを示す。そして第２電流指令に
一次遅れブロック50を積算することにより電動機18の実
際の電流Iaが算出され、電流Iaに電動機18の特性から定
まるブロック52のトルク係数ζφを積算すると、電動機
18の駆動トルクTm［Nm］が算出される。また電動機18は
慣性モーメントＪを有し、しかも慣性モーメントＪは積
分要素として機能するため、電動機の駆動トルクTmにブ
ロック54の値を積算すると、電動機18の角速度ω［rad/
s］が算出される。この角速度ωに、張力補正器46によ
って定まるブロック48の調整ゲインとして、例えば、帰
還ゲインＫを積算すると補正電流指令が算出され、この
値が第２電流指令から減算される。一方角速度ωに、巻
取機12のコイル半径であるブロック56の値を積算する
と、巻取機速度V2［mS］が求められる。
って変換すると、第２図の（Ａ）に示されるようなブロ
ック構成となる。一次遅れブロック50は制御手段の機能
から決定され、Tcは電流指令から電動機18の駆動トルク
までの応答遅れ（mS）を示し、Fcは電流指令を電圧の単
位に変換する変換ゲインを示す。そして第２電流指令に
一次遅れブロック50を積算することにより電動機18の実
際の電流Iaが算出され、電流Iaに電動機18の特性から定
まるブロック52のトルク係数ζφを積算すると、電動機
18の駆動トルクTm［Nm］が算出される。また電動機18は
慣性モーメントＪを有し、しかも慣性モーメントＪは積
分要素として機能するため、電動機の駆動トルクTmにブ
ロック54の値を積算すると、電動機18の角速度ω［rad/
s］が算出される。この角速度ωに、張力補正器46によ
って定まるブロック48の調整ゲインとして、例えば、帰
還ゲインＫを積算すると補正電流指令が算出され、この
値が第２電流指令から減算される。一方角速度ωに、巻
取機12のコイル半径であるブロック56の値を積算する
と、巻取機速度V2［mS］が求められる。
一方、巻取機12の速度V2と圧延機10の速度V1の差が圧
延材14の伸び量ΔＬとして表わされ、しかもこの値は積
分要素として機能する。このため、速度V2とV1との偏差
にブロック60の積分要素を積算することにより圧延材14
の伸び量ΔＬ［ｍ］が求められる。そしてこの延び量Δ
Ｌを、ブロック62の値である圧延機10と巻取機12間の距
離Ｌで割ると、圧延材14の延び率εが求められる。さら
に、この延び率εに、圧延材14の堅さを示すヤング率Ｅ
と圧延材14の断面積Ａを示すブロック66の値を積算する
と張力Ｔ［Ｎ］が求められる。さらに張力Ｔに、ブロッ
ク68で示される速度帰還ゲインとしての巻取機12のコイ
ル半径を積算すると負荷トルクTL［Nm］が求められる。
そして電動機18の駆動トルクTmと負荷トルクTLとの差が
巻取機12の加速トルクとして巻取機12に伝達される。一
方、ブロック58は、自動制御理論から第２図の（Ｂ）に
示されるように、ブロック70によって表わされる。
延材14の伸び量ΔＬとして表わされ、しかもこの値は積
分要素として機能する。このため、速度V2とV1との偏差
にブロック60の積分要素を積算することにより圧延材14
の伸び量ΔＬ［ｍ］が求められる。そしてこの延び量Δ
Ｌを、ブロック62の値である圧延機10と巻取機12間の距
離Ｌで割ると、圧延材14の延び率εが求められる。さら
に、この延び率εに、圧延材14の堅さを示すヤング率Ｅ
と圧延材14の断面積Ａを示すブロック66の値を積算する
と張力Ｔ［Ｎ］が求められる。さらに張力Ｔに、ブロッ
ク68で示される速度帰還ゲインとしての巻取機12のコイ
ル半径を積算すると負荷トルクTL［Nm］が求められる。
そして電動機18の駆動トルクTmと負荷トルクTLとの差が
巻取機12の加速トルクとして巻取機12に伝達される。一
方、ブロック58は、自動制御理論から第２図の（Ｂ）に
示されるように、ブロック70によって表わされる。
即ち、ブロック60とブロック62との積算値 とブロック64とから定まる伝達関数Gcは次式によって表
わされる。
わされる。
次に、ブロック48,50,52,54をトルクTmを基準に見る
と、トルクTm＝（電流指令−ω・Ｋ）・（ブロック50と
ブロック52との積算値）＝電流指令・（ブロック50とブ
ロック52との積算値）−ωＫ・（ブロック50とブロック
52との積算値）で表わされる。このため、第２図の
（Ｂ）は第２図の（Ｃ）のブロックで表わされる。
と、トルクTm＝（電流指令−ω・Ｋ）・（ブロック50と
ブロック52との積算値）＝電流指令・（ブロック50とブ
ロック52との積算値）−ωＫ・（ブロック50とブロック
52との積算値）で表わされる。このため、第２図の
（Ｂ）は第２図の（Ｃ）のブロックで表わされる。
次にブロック72をまとめると、ブロック72は第２図の
（Ｄ）に示されるように、G1で表わされる。このG1は次
の（６）式によって表わされる。
（Ｄ）に示されるように、G1で表わされる。このG1は次
の（６）式によって表わされる。
上記（６）式において、Tcは極めて小さい値であり、 よりも極めて小さいとすると、G1は次の（７）式によっ
て表わされる。
て表わされる。
ここで、Ｋ＝Ｋ・ξφ/Fc …（８） また第２図の（Ｄ）は、第２図の（Ｅ）に示されるよ
うなブロックに変換することが可能であり、このブロッ
ク図から（Ｆ）のブロックが構成される。
うなブロックに変換することが可能であり、このブロッ
ク図から（Ｆ）のブロックが構成される。
ブロック74はG2によって表わされ、このG2は次の
（９）式によって表わされる。
（９）式によって表わされる。
ここで、Tcは無視することができるので、これを無視
したG1の式、（７）式を（９）式に代入すると、G2は次
の（11）式によって表わされる。
したG1の式、（７）式を（９）式に代入すると、G2は次
の（11）式によって表わされる。
ここで（11）式を（１）式と同様に表記すると、次の
（12）式で表わされる。
（12）式で表わされる。
ここで、 を示す。
（12）式から、（１）、（３）式では自由に設定でき
なかったＳの一次の項を、（８）式のＫ、即ちブロック
48の帰還ゲインＫにより自由に設定することができる。
なかったＳの一次の項を、（８）式のＫ、即ちブロック
48の帰還ゲインＫにより自由に設定することができる。
即ち、張力制御系22にはブロック54,60で示される積
分要素が含まれるため、そのままでは張力制御系22の位
相が略90度となって系全体が不安定であるが、電流指令
から帰還ゲインＫを減ずることによりブロック54が等価
的に一次遅れ要素に交換され、張力制御系22全体の位相
が帰還ゲインＫの値によって零から90度の範囲で変化
し、帰還ゲインＫの値を自由に設定することができる。
これにより（16）式に示す振動減衰係数ξを張力制御系
22で要求する値に設定することが可能となる。
分要素が含まれるため、そのままでは張力制御系22の位
相が略90度となって系全体が不安定であるが、電流指令
から帰還ゲインＫを減ずることによりブロック54が等価
的に一次遅れ要素に交換され、張力制御系22全体の位相
が帰還ゲインＫの値によって零から90度の範囲で変化
し、帰還ゲインＫの値を自由に設定することができる。
これにより（16）式に示す振動減衰係数ξを張力制御系
22で要求する値に設定することが可能となる。
従って、本実施例によれば、以下のような効果が得ら
れる。
れる。
（１）張力制御系22の応答向上の阻害要因である電動機
トルクTmから張力Ｔまでの伝達関数に関する振動減衰係
数ξを自由に設定できる。
トルクTmから張力Ｔまでの伝達関数に関する振動減衰係
数ξを自由に設定できる。
（２）前記（１）により張力制御系22の安定度が向上す
るので、制御応答を高速にすることができる。
るので、制御応答を高速にすることができる。
（３）張力制御系22の応答が向上するので、板厚精度の
向上が可能となる。
向上が可能となる。
また、第３図に示されるように、速度検出機44と張力
振動補正器46との間に、補正速度信号出力手段としての
減算器80を設け、目標速度指令と速度検出器44出力の速
度信号との偏差に応じた補正速度信号を張力振動補正器
46へ入力するようにすれば、速度の変化分が予めキャン
セルされ、オフセットエラーを少なくすることができ
る。即ち出力補正器46の出力信号の直流分のキャンセル
は張力制御器26の積分項で行うのに対し、張力補正器46
の出力信号の直流分を予め入力側でキャンセルすれば、
張力補正器26の積分項によるキャンセルを減少させるこ
とが可能となる。
振動補正器46との間に、補正速度信号出力手段としての
減算器80を設け、目標速度指令と速度検出器44出力の速
度信号との偏差に応じた補正速度信号を張力振動補正器
46へ入力するようにすれば、速度の変化分が予めキャン
セルされ、オフセットエラーを少なくすることができ
る。即ち出力補正器46の出力信号の直流分のキャンセル
は張力制御器26の積分項で行うのに対し、張力補正器46
の出力信号の直流分を予め入力側でキャンセルすれば、
張力補正器26の積分項によるキャンセルを減少させるこ
とが可能となる。
また前記各実施例において、速度検出器44の代わり
に、電動器18の駆動トルクを検出する駆動トルク検出器
と、巻取機12の回転トルクを検出する回転トルク検出器
と、駆動トルク検出器と回転トルク検出器の検出出力の
差を積分する積分器を設け、この積分器の出力信号を速
度信号として用いることも可能である。
に、電動器18の駆動トルクを検出する駆動トルク検出器
と、巻取機12の回転トルクを検出する回転トルク検出器
と、駆動トルク検出器と回転トルク検出器の検出出力の
差を積分する積分器を設け、この積分器の出力信号を速
度信号として用いることも可能である。
また前記実施例においては、電動機18の電流を制御す
ることについて述べたが、電動機18の駆動トルクを制御
することも可能であり、この場合には単位変換器30とし
て張力をトルクに変換する交換器を設け、張力振動補正
器46として、トルク／回転数の単位変換を行うと共に速
度検出器44出力の速度信号に調整ゲインを乗算した補正
トルク信号を出力するものを構成し、減算器32から補正
トルク指令と単位変換器からの第１トルク指令との偏差
に応じた第２トルク指令を出力し、制御手段として、第
２トルク指令と電動機18の駆動トルクを検出する駆動ト
ルク検出手段との偏差を抑制するための駆動信号を生成
し、駆動信号により電動機18の駆動トルクを制御するも
のを構成すれば、前記実施例と同様な効果を得ることが
できる。
ることについて述べたが、電動機18の駆動トルクを制御
することも可能であり、この場合には単位変換器30とし
て張力をトルクに変換する交換器を設け、張力振動補正
器46として、トルク／回転数の単位変換を行うと共に速
度検出器44出力の速度信号に調整ゲインを乗算した補正
トルク信号を出力するものを構成し、減算器32から補正
トルク指令と単位変換器からの第１トルク指令との偏差
に応じた第２トルク指令を出力し、制御手段として、第
２トルク指令と電動機18の駆動トルクを検出する駆動ト
ルク検出手段との偏差を抑制するための駆動信号を生成
し、駆動信号により電動機18の駆動トルクを制御するも
のを構成すれば、前記実施例と同様な効果を得ることが
できる。
以上説明したように、本発明によれば、電動機の駆動
系に含まれる積分要素の伝達関数を一次遅れ要素に変換
して振動減衰係数を等価的に大きくすることができるた
め、応答性の向上に寄与することができる。また、張力
制御系の安定度が向上するので、張力制御系の制御応答
の高速化を図ることができる。さらに圧力制御系の応答
性が向上するので、材料の板厚精度の向上に寄与するこ
とができる。
系に含まれる積分要素の伝達関数を一次遅れ要素に変換
して振動減衰係数を等価的に大きくすることができるた
め、応答性の向上に寄与することができる。また、張力
制御系の安定度が向上するので、張力制御系の制御応答
の高速化を図ることができる。さらに圧力制御系の応答
性が向上するので、材料の板厚精度の向上に寄与するこ
とができる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明に係る装置を自動制御理論に従った機能で説明するた
めのブロック図、第３図は本発明の他の実施例を示す構
成図である。 10……圧延機、12……巻取機、14……圧延材、18……電
動機、20……張力計、22……張力制御系、24……減算
器、26……張力制御器、28……加算器、30……単位変換
器、32,34……減算器、36……電流制御器、38……ゲー
トパルス発生器、40……電力交換器、42……変流器、44
……速度検出器、46……張力振動補正器、80……減算
器。
明に係る装置を自動制御理論に従った機能で説明するた
めのブロック図、第３図は本発明の他の実施例を示す構
成図である。 10……圧延機、12……巻取機、14……圧延材、18……電
動機、20……張力計、22……張力制御系、24……減算
器、26……張力制御器、28……加算器、30……単位変換
器、32,34……減算器、36……電流制御器、38……ゲー
トパルス発生器、40……電力交換器、42……変流器、44
……速度検出器、46……張力振動補正器、80……減算
器。
Claims (6)
- 【請求項１】電動機に連結された回転体に装着される材
料の張力を検出する張力検出手段と、目標張力指令と前
記張力検出手段の出力との偏差を補正する補正値を目標
張力指令に加えて出力する張力指令手段と、前記張力指
令手段の出力指令に対応した第１電流指令を出力する第
１電流指令手段と、前記電動機の速度を検出して速度信
号を出力する速度検出手段と、前記速度検出手段で検出
した速度信号に基づいて補正電流指令を出力する補正電
流指令手段と、前記第１電流指令と前記補正電流指令を
用いて前記電動機の前記第１電流指令に応答する電動機
速度の振動減衰係数を大きくするための第２電流指令を
出力する第２電流指令手段と、前記電動機の電流が前記
第２電流指令となるように前記電動機の電流を制御する
制御手段とを含む電動機制御装置。 - 【請求項２】電動機に連結された回転体に装着される材
料の張力を検出する張力検出手段と、目標張力指令と前
記張力検出手段の出力との偏差を補正する補正値を目標
張力指令に加えて出力する張力指令手段と、前記張力指
令手段の出力指令に対応した第１トルク指令を出力する
第１トルク指令手段と、前記電動機の速度を検出して速
度信号を出力する速度検出手段と、前記速度検出手段で
検出した速度信号に基づいて補正トルク指令を出力する
補正トルク指令手段と、前記第１トルク指令と前記補正
トルク指令を用いて前記電動機の前記第１電流指令に応
答する電動機速度の振動減衰係数を大きくするための第
２トルク指令を出力する第２トルク指令手段と、前記電
動機の駆動トルクが前記第２トルク指令となるように前
記電動機の駆動トルクを制御する制御手段とを含む電動
機制御装置。 - 【請求項３】電動機に供給する第１電流指令を出力する
第１電流指令手段と、前記電動機の速度を検出して速度
信号を出力する速度検出手段と、目標速度指令と前記速
度検出手段の検出による速度信号との偏差に応じた補正
速度信号を出力する補正速度信号出力手段と、前記補正
速度信号に基づいて補正電流指令を出力する補正電流指
令手段と、前記第１電流指令と前記補正電流指令を用い
て前記電動機の前記第１電流指令に応答する電動機速度
の振動減衰係数を大きくするための第２電流指令を出力
する第２電流指令手段と、前記電動機の電流が前記第２
電流指令となるように前記電動機の電流を制御する制御
手段とを含む電動機制御装置。 - 【請求項４】電動機に供給する第１トルク指令を出力す
る第１トルク指令手段と、前記電動機の速度を検出して
速度信号を出力する速度検出手段と、目標速度指令と速
度検出手段の検出による速度信号との偏差に応じた補正
速度信号を出力する補正速度信号出力手段と、前記補正
速度信号に基づいて補正トルク指令を出力する補正トル
ク指令手段と、前記第１トルク指令と前記補正トルク指
令を用いて前記電動機の前記第１電流指令に応答する電
動機速度の振動減衰係数を大きくするための第２トルク
指令を出力する第２トルク指令手段と、前記電動機の駆
動トルクが前記第２トルク指令となるように前記電動機
の駆動トルクを制御する制御手段とを含む電動機制御装
置。 - 【請求項５】電動機に連結された回転体に装着される材
料の張力を検出する張力検出手段と、目標張力指令と前
記張力検出手段の出力との偏差を補正する補正値を目標
張力指令に加えて出力する張力指令手段と、前記張力指
令手段の出力指令に対応した第１電流指令を出力する第
１電流指令手段と、前記電動機の速度を検出して速度信
号を出力する速度検出手段と、目標速度指令と前記速度
検出手段の検出による速度信号との偏差に応じた補正速
度信号を出力する補正速度信号出力手段と、前記補正速
度信号に基づいて補正電流指令を出力する補正電流指令
手段と、前記第１電流指令と前記補正電流指令を用いて
前記電動機の前記第１電流指令に応答する電動機速度の
振動減衰係数を大きくするための第２電流指令を出力す
る第２電流指令手段と、前記電動機の電流が前記第２電
流指令となるように前記電動機の電流を制御する制御手
段とを含む電動機制御装置。 - 【請求項６】電動機に連結された回転体に装着される材
料の張力を検出する張力検出手段と、目標張力指令と前
記張力検出手段の出力との偏差を補正する補正値を目標
張力指令に加えて出力する張力指令手段と、前記張力指
令手段の出力指令に対応した第１トルク指令を出力する
第１トルク指令手段と、前記電動機の速度を検出して速
度信号を出力する速度検出手段と、目標速度指令と前記
速度検出手段の検出による速度信号との偏差に応じた補
正速度信号を出力する補正速度信号出力手段と、前記補
正速度信号に基づいて補正トルク指令を出力する補正ト
ルク指令手段と、前記第１トルク指令と前記補正トルク
指令を用いて前記電動機の前記第１電流指令に応答する
電動機速度の振動減衰係数を大きくするための第２トル
ク指令を出力する第２トルク指令手段と、前記電動機の
駆動トルクが前記第２トルク指令となるように前記電動
機の駆動トルクを制御する制御手段とを含む電動機制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1059933A JP2909498B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 電動機制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1059933A JP2909498B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 電動機制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02241383A JPH02241383A (ja) | 1990-09-26 |
| JP2909498B2 true JP2909498B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=13127427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1059933A Expired - Lifetime JP2909498B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 電動機制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2909498B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210019345A (ko) * | 2019-08-12 | 2021-02-22 | 엘지전자 주식회사 | 모터 제어 장치 및 그 제어 방법 |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP1059933A patent/JP2909498B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210019345A (ko) * | 2019-08-12 | 2021-02-22 | 엘지전자 주식회사 | 모터 제어 장치 및 그 제어 방법 |
| KR20210158370A (ko) * | 2019-08-12 | 2021-12-30 | 엘지전자 주식회사 | 모터 제어 장치 및 그 제어 방법 |
| KR102366757B1 (ko) * | 2019-08-12 | 2022-02-23 | 엘지전자 주식회사 | 모터 제어 장치 및 그 제어 방법 |
| KR102515057B1 (ko) * | 2019-08-12 | 2023-03-27 | 엘지전자 주식회사 | 모터 제어 장치 및 그 제어 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02241383A (ja) | 1990-09-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080409 Year of fee payment: 9 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090409 Year of fee payment: 10 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |