JP2923993B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents
電動機の制御装置Info
- Publication number
- JP2923993B2 JP2923993B2 JP1227800A JP22780089A JP2923993B2 JP 2923993 B2 JP2923993 B2 JP 2923993B2 JP 1227800 A JP1227800 A JP 1227800A JP 22780089 A JP22780089 A JP 22780089A JP 2923993 B2 JP2923993 B2 JP 2923993B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- speed
- output
- gain element
- adjustment
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
本発明は、軸を介して負荷と結合された電動機をマイ
ナーループで電機子電流の制御を行いながらメインルー
プで電動機速度の制御を行う電動機の制御装置に関す
る。
ナーループで電機子電流の制御を行いながらメインルー
プで電動機速度の制御を行う電動機の制御装置に関す
る。
従来、この種の制御装置として、本件出願人によっ
て、制御対象に対する規範モデルを持った補償器を設
け、この補償器の出力と速度調節ループ出力における速
度調節器出力とを加算したものを電流調節ループの入力
として制御を行うことにより、軸ねじり振動を制御する
ものが提案されている（特願昭63−232001号）。
て、制御対象に対する規範モデルを持った補償器を設
け、この補償器の出力と速度調節ループ出力における速
度調節器出力とを加算したものを電流調節ループの入力
として制御を行うことにより、軸ねじり振動を制御する
ものが提案されている（特願昭63−232001号）。
この既提案の制御装置は、電流調節ループの遅れが０
であると仮定していたため、この電流調節ループが大き
な遅れをもっているような場合には、軸ねじり振動を抑
制できないという問題が発生することがあった。さら
に、軸ねじり振動系のパラメータが不明確あるいは変動
するような場合には、速度調節ループの応答を最適に保
つことができないという欠点があった。 そこで、本発明は電流調節ループが大きな遅れをもっ
ているような場合でも、その振動を抑制することができ
る電動機の制御装置を提供するとともに、軸ねじり振動
系のパラメータが不明確あるいは変動するような場合で
も、新たな調整を行うことなしに、速度調節ループを最
適な応答に保つような電動機の制御装置を提供すること
を課題とする。
であると仮定していたため、この電流調節ループが大き
な遅れをもっているような場合には、軸ねじり振動を抑
制できないという問題が発生することがあった。さら
に、軸ねじり振動系のパラメータが不明確あるいは変動
するような場合には、速度調節ループの応答を最適に保
つことができないという欠点があった。 そこで、本発明は電流調節ループが大きな遅れをもっ
ているような場合でも、その振動を抑制することができ
る電動機の制御装置を提供するとともに、軸ねじり振動
系のパラメータが不明確あるいは変動するような場合で
も、新たな調整を行うことなしに、速度調節ループを最
適な応答に保つような電動機の制御装置を提供すること
を課題とする。
このような課題を解決するために、本発明は、電動機
トルクと状態推定値との偏差を入力され電動機速度に相
当する信号を出力する電動機モデルと、この電動機モデ
ルの出力と速度実際値との差に非常に大きな値Ｌを乗じ
て状態推定値を出力する補償ゲイン要素と、電動機トル
クと状態推定値との偏差に非常に大きな値ｋを乗ずる第
１調節ゲイン要素と、速度調節ループにおける速度調節
器の出力に非常に大きな値ｋ＋１を乗ずる第２調節ゲイ
ン要素とを備え、前記電動機モデルを、前記電動機トル
クと状態推定値との偏差が与えられる電動機起動時定数
要素と、この電動機起動時定数要素からの出力信号が与
えられ電動機速度に相当する信号を出力する遅延演算子
から構成し、第１調節ゲイン要素と第２調節ゲイン要素
の倍率の和が１となるようにするとともに、前記第１調
節ゲイン要素の出力と第２調節ゲイン要素の出力とを加
算した加算量を電流制御ループに与えることを特徴とす
る。
トルクと状態推定値との偏差を入力され電動機速度に相
当する信号を出力する電動機モデルと、この電動機モデ
ルの出力と速度実際値との差に非常に大きな値Ｌを乗じ
て状態推定値を出力する補償ゲイン要素と、電動機トル
クと状態推定値との偏差に非常に大きな値ｋを乗ずる第
１調節ゲイン要素と、速度調節ループにおける速度調節
器の出力に非常に大きな値ｋ＋１を乗ずる第２調節ゲイ
ン要素とを備え、前記電動機モデルを、前記電動機トル
クと状態推定値との偏差が与えられる電動機起動時定数
要素と、この電動機起動時定数要素からの出力信号が与
えられ電動機速度に相当する信号を出力する遅延演算子
から構成し、第１調節ゲイン要素と第２調節ゲイン要素
の倍率の和が１となるようにするとともに、前記第１調
節ゲイン要素の出力と第２調節ゲイン要素の出力とを加
算した加算量を電流制御ループに与えることを特徴とす
る。
本発明によれば、補償器内のモデルへの入力を所定倍
して取り出し速度調節ループに加算することによって、
電流調節ループが大きな遅れをもっているような場合で
も電流調節ループの遅れを小さくし、かつ、制御対象が
モデルと等しくなるように補償出力が出るため電流調節
ループの特性によらず軸ねじり振動を抑制することがで
きるとともに、制御対象のパラメータが不明確あるいは
変動するような場合でも、新たな調整を行うことなしに
速度調節ループを最適な応答に保つことができる。 このことを本発明の原理に基づいてさらに詳細に説明
する。 第１図は本発明の原理を説明するための原理図であ
る。この第１図において、50は状態観測器、51は入力要
素、52は制御対象、53は補償器、531は制御対象に対す
る規範モデル、532は補償ゲインＬを有する補償ゲイン
要素、533,534は調節ゲインＫを有する調節ゲイン要素
である。 外乱Ｄ（ｓ）＝０とする。入力Ｒ（ｓ）がＵ（ｓ）と
して制御対象52とモデル531へ与えられると、制御対象5
2の出力Ｙ（ｓ）とモデル531の出力Ｗ（ｓ）とが発生す
る。その出力の偏差を補償ゲイン要素532により所定倍
して得られた状態推定値Ｃ（ｓ）とＵ（ｓ）の偏差を調
節ゲイン要素533によりさらに所定倍して入力（ｓ）を
所定倍した量へ加算する。このようにすると、入力Ｒ
（ｓ）と出力Ｙ（ｓ）の関係は、 となり、Ｌ→∞、Ｋ→∞のとき、 となって、入力Ｒ（ｓ）と出力Ｙ（ｓ）の関係は、入力
要素PA（ｓ）と制御対象Ｐ（ｓ）に無関係にモデルP
m（ｓ）となる。一方、外乱Ｄ（ｓ）と出力Ｙ（ｓ）の
関係は入力Ｒ（ｓ）＝０とおくと、 となり、Ｌ→∞、Ｋ→∞のとき、 となって出力Ｙ（ｓ）は外乱Ｄ（ｓ）の影響を受けない
ものとなる。 今、入力要素PA（ｓ）と制御対象Ｐ（ｓ）が第２図で
表されるとする。この第２図において、60は電流調節ル
ープを示すブロックであり、その伝送関数 においてＳはラプラス演算子、61は負荷を示すブロック
図であり、T1は負荷の慣性モーメントに対応する積算分
器61の積分時間である。63,62は軸を示すブロックであ
り、62はギヤによる不感帯を示し、63は積分器でその出
力θがギヤの刃と刃の間の角度を示す。64は電動機を示
すブロック図であり、Tmは電動機の慣性モーメントに対
応する積分器64の積分時間である。これらのブロック6
1,62,63,64にて、ギヤによる非線形要素を含んだ軸ねじ
り振動系を構成している。また、τＭ ＊は電動機トルク
指令、τＭは電動機トルク、nmは電動機速度、τＣは軸
トルク、τＬは負荷トルク、nLは負荷速度を示す。 第３図は制御対象に対するモデルであり、Tm′は積分
器65の積分時間である。 このように入力要素PA（ｓ）とＰ（ｓ）が第２図で表
され、モデルPm（ｓ）が第３図で表されるとき、（２）
式で示されるように第２図の電流調節ループの遅れを有
するギヤが介在した軸ねじり振動系は第３図に示す積分
器65で置き換えられる。、即ち、電流調節ループの遅れ
にかかわらず振動抑制することができるとともに、制御
対象のパラメータが不明確あるいは変動するような場合
でも新たな調整を行うことなしに、速度調節ループを最
適な応答に保つことができる。
して取り出し速度調節ループに加算することによって、
電流調節ループが大きな遅れをもっているような場合で
も電流調節ループの遅れを小さくし、かつ、制御対象が
モデルと等しくなるように補償出力が出るため電流調節
ループの特性によらず軸ねじり振動を抑制することがで
きるとともに、制御対象のパラメータが不明確あるいは
変動するような場合でも、新たな調整を行うことなしに
速度調節ループを最適な応答に保つことができる。 このことを本発明の原理に基づいてさらに詳細に説明
する。 第１図は本発明の原理を説明するための原理図であ
る。この第１図において、50は状態観測器、51は入力要
素、52は制御対象、53は補償器、531は制御対象に対す
る規範モデル、532は補償ゲインＬを有する補償ゲイン
要素、533,534は調節ゲインＫを有する調節ゲイン要素
である。 外乱Ｄ（ｓ）＝０とする。入力Ｒ（ｓ）がＵ（ｓ）と
して制御対象52とモデル531へ与えられると、制御対象5
2の出力Ｙ（ｓ）とモデル531の出力Ｗ（ｓ）とが発生す
る。その出力の偏差を補償ゲイン要素532により所定倍
して得られた状態推定値Ｃ（ｓ）とＵ（ｓ）の偏差を調
節ゲイン要素533によりさらに所定倍して入力（ｓ）を
所定倍した量へ加算する。このようにすると、入力Ｒ
（ｓ）と出力Ｙ（ｓ）の関係は、 となり、Ｌ→∞、Ｋ→∞のとき、 となって、入力Ｒ（ｓ）と出力Ｙ（ｓ）の関係は、入力
要素PA（ｓ）と制御対象Ｐ（ｓ）に無関係にモデルP
m（ｓ）となる。一方、外乱Ｄ（ｓ）と出力Ｙ（ｓ）の
関係は入力Ｒ（ｓ）＝０とおくと、 となり、Ｌ→∞、Ｋ→∞のとき、 となって出力Ｙ（ｓ）は外乱Ｄ（ｓ）の影響を受けない
ものとなる。 今、入力要素PA（ｓ）と制御対象Ｐ（ｓ）が第２図で
表されるとする。この第２図において、60は電流調節ル
ープを示すブロックであり、その伝送関数 においてＳはラプラス演算子、61は負荷を示すブロック
図であり、T1は負荷の慣性モーメントに対応する積算分
器61の積分時間である。63,62は軸を示すブロックであ
り、62はギヤによる不感帯を示し、63は積分器でその出
力θがギヤの刃と刃の間の角度を示す。64は電動機を示
すブロック図であり、Tmは電動機の慣性モーメントに対
応する積分器64の積分時間である。これらのブロック6
1,62,63,64にて、ギヤによる非線形要素を含んだ軸ねじ
り振動系を構成している。また、τＭ ＊は電動機トルク
指令、τＭは電動機トルク、nmは電動機速度、τＣは軸
トルク、τＬは負荷トルク、nLは負荷速度を示す。 第３図は制御対象に対するモデルであり、Tm′は積分
器65の積分時間である。 このように入力要素PA（ｓ）とＰ（ｓ）が第２図で表
され、モデルPm（ｓ）が第３図で表されるとき、（２）
式で示されるように第２図の電流調節ループの遅れを有
するギヤが介在した軸ねじり振動系は第３図に示す積分
器65で置き換えられる。、即ち、電流調節ループの遅れ
にかかわらず振動抑制することができるとともに、制御
対象のパラメータが不明確あるいは変動するような場合
でも新たな調整を行うことなしに、速度調節ループを最
適な応答に保つことができる。
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。 第４図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
この第４図において、１はサイリスタレオナード速度制
御装置、２は補償器、３はサイリスタ変換器、４は電流
検出器、５は負荷、６は弾性軸、７は直流電動機、８は
速度検出器、９はギヤである。 直流電動機７の電機子回路に給電するサイリスタ変換
器３を制御するサイリスタレオナード速度制御装置１に
おいて、11は速度調節器（ASR）、12は電流調節器（AC
R）、13パルス発生器である。電動機７の速度は速度検
出器８にて検出され、速度設定値ｎ＊に等しくなるよう
に速度調節器11により調節される。 速度調節器11の出力は電流調節器12の電流指令ia ＊と
して与えられ、パルス発生器13を介してサイリスタ変換
器３により電動機７の電機子電流が制御される。 一方、電動機７と弾性軸6,負荷５およびギヤ９より形
成される軸ねじり振動系の補償信号を出力する補償器２
において、20は電動機モデル、21,25は界磁磁束φに対
応したゲインφもしくは を与える界磁模擬要素、22はサンプリング周期ｔを関数
にもつ電動機起動時定数要素、23は加算要素、24は遅延
演算子、26は比例ゲイン要素、27,28は調節ゲイン要
素、29は状態観測器である。要素22,23,24が第３図の積
分器65に相当し、ここではディジタル的に構成されてい
る。 また、Ｃ（ｉ）は状態推定値、τＭ（ｉ）は電動機ト
ルク、ic（ｉ）は状態観測器の電流換算値、ia（ｉ）は
電動機電流、nm（ｉ）は電動機速度、Ｗ（ｉ）は電動機
モデルの出力である。なお、かっこ内のｉはｉ番目のサ
ンプリングを表している。 制御対象の電動機速度nm（ｉ）とモデルの出力Ｗ
（ｉ）との差に比例ゲインをかけて得られる状態推定値
Ｃ（ｉ）と電動機トルクτＭ（ｉ）との偏差の電流換算
値ic（ｉ）に調節ゲイン27をかけたものと調節器11の出
力に調節ゲイン28をかけたものとを加算し電流指令ia ＊
として電流調節器12へ入力すると、第１図と等価とな
る。即ち、電流指令ia ＊と電動機電流iaとの間に遅れを
小さくできるのでギヤ９が介在した軸ねじり振動を抑制
することができるとともに、電動機７の起動時定数、弾
性軸６の弾性係数、負荷５の起動時定数が不明確あるい
は、変動するような場合でも新たな調整を行うことなし
に、速度調節ループを最適な応答に保つことができる。
さらに（４）式で示したように、外乱に対する電動機速
度nmの感度を低減することができるので、速度制御系の
応答を損なうことなく軸ねじり振動が抑制できるとと同
時に、制御対象のパラメータの変動に対しても、速度調
節ループを最適な応答に保つことができる。 なお、本発明は、ギヤが介在する軸ねじり振動系に適
用して特に有効であるが、制御装置としてはギヤが介在
しない軸ねじり系にも、さらに、軸ねじり振動のない系
にも適用可能であると同時に、制御対象のパラメータが
変動するような系に対しても適用可能である。
る。 第４図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
この第４図において、１はサイリスタレオナード速度制
御装置、２は補償器、３はサイリスタ変換器、４は電流
検出器、５は負荷、６は弾性軸、７は直流電動機、８は
速度検出器、９はギヤである。 直流電動機７の電機子回路に給電するサイリスタ変換
器３を制御するサイリスタレオナード速度制御装置１に
おいて、11は速度調節器（ASR）、12は電流調節器（AC
R）、13パルス発生器である。電動機７の速度は速度検
出器８にて検出され、速度設定値ｎ＊に等しくなるよう
に速度調節器11により調節される。 速度調節器11の出力は電流調節器12の電流指令ia ＊と
して与えられ、パルス発生器13を介してサイリスタ変換
器３により電動機７の電機子電流が制御される。 一方、電動機７と弾性軸6,負荷５およびギヤ９より形
成される軸ねじり振動系の補償信号を出力する補償器２
において、20は電動機モデル、21,25は界磁磁束φに対
応したゲインφもしくは を与える界磁模擬要素、22はサンプリング周期ｔを関数
にもつ電動機起動時定数要素、23は加算要素、24は遅延
演算子、26は比例ゲイン要素、27,28は調節ゲイン要
素、29は状態観測器である。要素22,23,24が第３図の積
分器65に相当し、ここではディジタル的に構成されてい
る。 また、Ｃ（ｉ）は状態推定値、τＭ（ｉ）は電動機ト
ルク、ic（ｉ）は状態観測器の電流換算値、ia（ｉ）は
電動機電流、nm（ｉ）は電動機速度、Ｗ（ｉ）は電動機
モデルの出力である。なお、かっこ内のｉはｉ番目のサ
ンプリングを表している。 制御対象の電動機速度nm（ｉ）とモデルの出力Ｗ
（ｉ）との差に比例ゲインをかけて得られる状態推定値
Ｃ（ｉ）と電動機トルクτＭ（ｉ）との偏差の電流換算
値ic（ｉ）に調節ゲイン27をかけたものと調節器11の出
力に調節ゲイン28をかけたものとを加算し電流指令ia ＊
として電流調節器12へ入力すると、第１図と等価とな
る。即ち、電流指令ia ＊と電動機電流iaとの間に遅れを
小さくできるのでギヤ９が介在した軸ねじり振動を抑制
することができるとともに、電動機７の起動時定数、弾
性軸６の弾性係数、負荷５の起動時定数が不明確あるい
は、変動するような場合でも新たな調整を行うことなし
に、速度調節ループを最適な応答に保つことができる。
さらに（４）式で示したように、外乱に対する電動機速
度nmの感度を低減することができるので、速度制御系の
応答を損なうことなく軸ねじり振動が抑制できるとと同
時に、制御対象のパラメータの変動に対しても、速度調
節ループを最適な応答に保つことができる。 なお、本発明は、ギヤが介在する軸ねじり振動系に適
用して特に有効であるが、制御装置としてはギヤが介在
しない軸ねじり系にも、さらに、軸ねじり振動のない系
にも適用可能であると同時に、制御対象のパラメータが
変動するような系に対しても適用可能である。
本発明によれば、ギヤが何段にも組み合わされた振動
系や制御対象が時間とともに変化していくような系に対
しても、その出力の応答を良好に保つことができる。
系や制御対象が時間とともに変化していくような系に対
しても、その出力の応答を良好に保つことができる。
第１図は本発明の原理を説明するための原理図、第２図
は第１図における入力要素及び制御対象のブロック図、
第３図は第１図における補償器内のモデルのブロック
図、第４図は本発明の一実施例を示す構成図である。 50……状態観測器、51……入力要素、52……制御対象、
53……補償器、531……モデル、532……補償ゲイン要
素、533,534……調節ゲイン要素。
は第１図における入力要素及び制御対象のブロック図、
第３図は第１図における補償器内のモデルのブロック
図、第４図は本発明の一実施例を示す構成図である。 50……状態観測器、51……入力要素、52……制御対象、
53……補償器、531……モデル、532……補償ゲイン要
素、533,534……調節ゲイン要素。
Claims (1)
- 【請求項１】電動機速度を制御する速度調節ループに対
し電動機電流を制御する電流制御ループをマイナールー
プとして有する電動機の制御装置において、電動機トル
クと状態推定値との偏差を入力され電動機速度に相当す
る信号を出力する電動機モデルと、この電動機モデルの
出力と速度実際値との差に非常に大きな値Ｌを乗じて前
記状態推定値を出力する補償ゲイン要素と、前記電動機
トルクと状態推定値との偏差に非常に大きな値ｋを乗ず
る第１調節ゲイン要素と、速度調節ループにおける速度
調節器の出力に非常に大きな値ｋ＋１を乗ずる第２調節
ゲイン要素とを備え、前記電動機モデルを、前記電動機
トルクと状態推定値との偏差が与えられる電動機起動時
定数要素と、この電動機起動時定数要素の出力信号が与
えられ電動機速度に相当する信号を出力する遅延演算子
とから構成し、第１調節ゲイ要素と第２調節ゲイン要素
の倍率の和が１となるようにするとともに、前記第１調
節ゲイン要素の出力と第２調節ゲイン要素の出力とを加
算した加算量を電流制御ループに与えることを特徴とす
る電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1227800A JP2923993B2 (ja) | 1989-09-02 | 1989-09-02 | 電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1227800A JP2923993B2 (ja) | 1989-09-02 | 1989-09-02 | 電動機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0393486A JPH0393486A (ja) | 1991-04-18 |
| JP2923993B2 true JP2923993B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=16866587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1227800A Expired - Lifetime JP2923993B2 (ja) | 1989-09-02 | 1989-09-02 | 電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2923993B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3804060B2 (ja) * | 2000-12-14 | 2006-08-02 | 株式会社安川電機 | フィードバック制御装置 |
| WO2011093281A1 (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-04 | 三菱電機株式会社 | モータ制御装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5788887A (en) * | 1980-09-29 | 1982-06-02 | Siemens Ag | Rotary speed controller |
| JPS5899279A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-06-13 | Fuji Electric Co Ltd | 直流電動機の速度制御装置 |
-
1989
- 1989-09-02 JP JP1227800A patent/JP2923993B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0393486A (ja) | 1991-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0311127B1 (en) | Control device for servo motor | |
| US8040098B2 (en) | Position controller | |
| JP2923993B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
| KR900001791B1 (ko) | 제어시스템 | |
| JP3667547B2 (ja) | 電動機の速度制御装置 | |
| JP2850075B2 (ja) | 可変構造制御方法 | |
| JPS633556B2 (ja) | ||
| JP3006223B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
| JP2997278B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
| JPH086603A (ja) | サーボ系の調整方法及びそのサーボ制御装置 | |
| JP2737064B2 (ja) | 制御装置 | |
| JPH08331879A (ja) | 機械定数推定回路 | |
| JP2786632B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
| JPS6334712B2 (ja) | ||
| JPH11155295A (ja) | 制振制御装置 | |
| JP2850076B2 (ja) | 制御装置 | |
| JPS6337599B2 (ja) | ||
| JP2786635B2 (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 | |
| JPS6035990A (ja) | 電動機の速度制御装置 | |
| JPH05181503A (ja) | 安定化フィードバック制御方法 | |
| JPH0525122B2 (ja) | ||
| JPH0524756B2 (ja) | ||
| KR940004958B1 (ko) | 유도 전동기의 속도 제어방법 | |
| JPH0767320B2 (ja) | ベクトル制御式誘導電動機駆動装置の制御ゲイン調整方法 |