JP3370040B2 - Speed control device - Google Patents

Speed control device

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JP3370040B2
JP3370040B2 JP2000056865A JP2000056865A JP3370040B2 JP 3370040 B2 JP3370040 B2 JP 3370040B2 JP 2000056865 A JP2000056865 A JP 2000056865A JP 2000056865 A JP2000056865 A JP 2000056865A JP 3370040 B2 JP3370040 B2 JP 3370040B2
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inertia
acceleration
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torque
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貞雄 紙本
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日本リライアンス株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、加減速レートを有
する速度指令を用いる速度制御装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来の速度制御装置は、速度指令である
加減速レートの変速領域から定速領域に移行する際に生
ずる制御対象(例えば、電動機の回転速度)のオーバシ
ュートおよび/または負荷外乱(変動)による速度変動
が生じるため、速度制御等の追従性能を低下させる。こ
のため、速度制御の精度または位置決め精度を上げるこ
とができないので、材料等の送り精度、切断精度および
加工精度を得ることができない。 【0003】このような従来の速度制御装置について説
明する。図6に従来の速度制御ブロック図を、図7に従
来の速度制御ブロック図を伝達関数に変換した制御ブロ
ック図を、図8に従来の加減速レート図を示す。 【0004】図6に示すように、この速度制御装置は、
速度指令ω* を減算器51を通して速度制御器52に入
力し、その出力をイナーシャ負荷(制御対象)20に入
力して、イナーシャ負荷20において速度検出値ωを検
出する。この検出された速度検出値ωを減算器51にフ
ィードバックすることにより、速度制御ループを構成し
ている。 【0005】この速度制御器52の制御方式には、一般
的に比例積分速度制御方式(以下PI速度制御という)
が採用されている。このため、加減速を有する速度指令
ω*を入力した場合、図8に示すように、変速領域から
定速領域に移行する際に制御対象(例えば、電動機の回
転速度)のオーバシュートが生じ、また、負荷外乱によ
る速度変動が生じることにより、速度制御装置等の追従
性能を低下させる。このため、速度制御の精度または位
置決め精度を上げることができないので、送り精度、切
断精度および加工精度を得ることができない原因となっ
ている。 【0006】何れにしても速度指令である加減速レート
の変速領域から定速領域に移行する際に生ずるオーバシ
ュート、また、負荷外乱による速度変動は、PI速度制
御によるもので、例えば、比例制御の場合には、変速領
域から定速領域に移行する時は、オーバシュートは無く
なるが、負荷外乱が生じた場合、速度変動が定常偏差と
なる。 【0007】また、PI速度制御の場合は、負荷外乱に
よる速度変動の定常偏差は小さくなるが、オーバシュー
トが発生する。 【0008】このPI速度制御について伝達関数を用い
て説明する。図7は、図6の速度制御ループを伝達関数
を用いて表現したもので、減算器51、比例速度制御器
52A、積分速度制御器52B、加算器53、イナーシ
ャ負荷20により構成される。 【0009】また、図7に示されたイナーシャ負荷20
は、定常の負荷変動を有する粘性抵抗の小さいイナーシ
ャ負荷で、速度制御装置は、PI速度制御方式が採用さ
れトルク応答の速い速度制御を行えるとしている。 【0010】この図7から、速度指令ω* と速度フィー
ドバックωとの速度偏差e=ω*−ωを比例制御器52
Aを通し、加算器53による積分時間Ti の積分器52
Bとの和をトルク指令としてイナーシャ負荷20に与え
られる。 【0011】この場合、負荷外乱τL に対する速度の応
答は、 【0012】 【数1】 【0013】となる。但し、Sは、微分演算子を示す。 【0014】また、速度指令ω* に対しては、 【0015】 【数2】 【0016】となる。積分要素を有しない比例制御の場
合の外乱応答は、Ti =∞とおいて、 【0017】 【数3】 【0018】となり、また、目標値応答は、 【0019】 【数4】 【0020】となる。 【0021】以上述べたように、定常の負荷外乱τL
対し速度変動を零にするためには、PI速度制御の外乱
応答が必要とされるため、加減速を有する速度指令に対
する目標応答は図8のようにオーバシュートが発生す
る。また、比例制御の場合は、速度指令に対する目標応
答はオーバシュートを発生しないが、外乱応答では負荷
外乱τL に対し定常速度偏差が生じることになる。 【0022】このPI速度制御は、定常の負荷変動を有
する粘性抵抗の小さいイナーシャ負荷20の補償条件に
よっては、速度制御系の応答速度が妨げられるので、目
標とする速度制御特性を満たすことができないという問
題がある。 【0023】また、PI速度制御は、前述したように、
定常状態で速度指令値と一致するが、速度の立ち上がり
にオフセットが発生するため滑らかな目標応答特性が得
られないという問題、または、オーバシュートが発生す
るという問題がある。 【0024】この問題の対策の一つとして、速度制御の
上位にある位置制御にフィードフォワード制御方式が用
いられている。例えば、特開平5−19861号公報に
は、工作機械の送り軸モータの位置等を制御する位置制
御装置では、位置制御ループと速度制御ループを備えた
位置制御装置が開示され、追従性能を高め、オーバシュ
ートを無くすために位置制御ループにフィードフォワー
ド制御方式が用いられている。 【0025】この位置制御装置では、電動機の位置を検
出する位置検出器と、この位置検出器が出力する位置検
出値より速度検出値を求める速度検出器とを備えている
が、本来、オーバシュートおよび追従性能に起因する問
題は、基本的には速度制御によるもので、これらの問題
は位置制御のみで解決できるものではない。 【0026】 【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、速
度制御においてPI速度制御は、定常の負荷変動を有す
る粘性抵抗の小さいイナーシャ負荷の補償条件によって
は、速度制御系の応答速度が妨げられるので、目標とす
る速度制御特性を満たすことができないという問題があ
る。 【0027】このことは、定常の負荷外乱に対し速度変
動を零にするためにはPI速度制御の外乱応答が必要と
されるため、PI速度制御では、加減速を有する速度指
令の目標応答はオーバシュートが発生する問題、比例制
御では、速度指令の目標応答はオーバシュートを発生し
ないが、外乱応答では負荷外乱に対し速度偏差が生じる
問題、また、定常状態では速度指令値と一致するが、速
度の立ち上がりにオフセットが発生するため、滑らかな
目標応答特性が得られないという問題、または、オーバ
シュートが発生するという問題がある。 【0028】また、前述したように、特開平5−198
61号公報には、工作機械の送り軸モータの位置等を制
御する位置制御装置であって、位置制御ループと速度制
御ループを備えた位置制御装置が開示されているよう
に、位置制御装置の追従性能を高め、また、オーバシュ
ートを無くすために位置制御ループにフィードフォワー
ド制御方式が用いられ、これらの問題を解決しようとし
ているが、本来、追従性能およびオーバシュートの問題
の起因は、位置制御によるものもあるが、基本的には速
度制御の起因によるもので、これらの問題は位置制御の
みで解決できるものではない。 【0029】このように、PI速度制御によっては、加
減速レートを有する速度指令の場合、変速領域から定速
領域に移行する際に、イナーシャ負荷(電動機の回転速
度)にオーバシュートが生ずる問題、負荷変動による速
度変動が生じる問題等は、回転走行切断機、走行切断
機、定寸送り装置等の位置制御または速度制御の精度に
大きく影響するため、送り精度および/または材料の切
断精度が悪くなる。 【0030】また、工作機械等では、変速領域から定速
領域に移行する際に生じる電動機の回転速度のオーバシ
ュートは、同期位置制御時に軌跡誤差として現れ、加工
物の形状精度を低下させたり、面荒さを低下させたりの
問題がある。 【0031】そこで、本発明の目的は、PI速度制御に
より生ずるオーバシュートが発生する問題、比例制御で
外乱応答では負荷外乱に対し速度偏差が生じる問題、ま
た、速度の立ち上がりにオフセットが発生するため、滑
らかな目標応答特性が得られないという問題、または、
オーバシュートが発生するという問題を解決し、回転走
行切断機、走行切断機、定寸送り装置等の速度制御の精
度を向上させ、位置制御の送り精度、切断精度および工
作機械等の加工物の形状精度を向上させることにある。 【0032】 【課題を解決するための手段】本発明の速度制御装置に
よれば、速度指令信号を一次遅れ要素を持った規範速度
指令とした速度制御手段と、イナーシャ負荷から検出す
る速度信号をフィードバックする速度制御ループとを構
成し、この速度制御ループに加速度フィードフォワード
補償手段、推定負荷外乱フィードフォワード補償手段お
よびイナーシャ同定手段を付加し、制御対象の動作特性
を特徴づける制御パラメータであるイナーシャを同定の
ための特別なモード、例えば、ミュレーションモードあ
るいはオートチューニングモード等を設けることなく同
定することにより、加減速レートの変速領域から定速領
域に移行する際に生ずるオーバシュートを無くし、且
つ、負荷変動による速度変動を抑制し、目標応答(速度
応答)を規範モデル応答に一致させるようにしている。 【0033】本発明は、加減速レートを有する速度指令
を用いる速度制御装置において、前記速度指令を一次遅
れ要素を持った規範速度指令に変換する規範モデル設定
手段と、前記規範速度指令により、定常の負荷変動を有
する粘性抵抗の小さいイナーシャ負荷を制御する速度制
御手段と、前記イナーシャ負荷の速度を検出する手段か
ら速度検出値を求め帰還させ、前記速度検出値と前記規
範速度指令とから速度誤差を求め制御する速度制御ルー
プ手段と、前記速度制御ループ手段から求めたトルク指
令と前記イナーシャ負荷の速度検出値とにより同定した
イナーシャモデル値を出力するイナーシャ同定手段と、
前記規範速度指令と前記同定したイナーシャモデル値と
を乗算し微分処理して加速度フィードフォワード制御量
を求め、加速度フィードフォワードを補償する手段と、
前記速度制御器の出力である加速トルク補正値と前記加
速度フィードフォワード制御量とを加算し、加速トルク
制御量として出力する加速トルク指令手段と、前記加速
トルク制御量を前記同定したイナーシャモデル値を除算
し積分処理して推定速度を求め、前記推定速度と前記イ
ナーシャ負荷より検出した速度検出値との速度差から生
じる推定負荷外乱フィードフォワード制御量を求め推定
負荷外乱フィードフォワード補償する手段とを備え、制
御対象の動作特性を特徴づける制御パラメータであるイ
ナーシャを同定のための特別モードを設けることなく前
記加速度フィードフォワードを補償する手段および前記
推定負荷外乱フィードフォワード補償する手段に与える
ことにより、加減速レートの変速領域から定速領域に移
行する際に生ずるオーバシュートを無くし、且つ、負荷
変動による速度変動を抑制し、目標応答を規範モデル応
答に一致させることを特徴とするものである。 【0034】本発明によれば、前記イナーシャ同定手段
は、前記速度検出値を時間遅延を持った速度検出値に変
換し、前記速度検出値との速度差、即ち、加速度を求め
る手段と、前記加速度を補正前イナーシャと演算し推定
加速トルクを求める加速トルク推定手段と、前記加速ト
ルク推定手段から出力した推定加速トルクを、前記トル
ク指令と演算することにより推定負荷トルクを求め、前
記推定負荷トルクを前記トルク指令から減算して加速ト
ルク指令を求め、この加速トルク指令から前記推定加速
トルクを減算することにより同定誤差を求める手段と、
前記同定誤差を補正することにより補正イナーシャを出
力し、同定したイナーシャを時間遅延を持った補正前イ
ナーシャに変換し、前記補正イナーシャとの和を求め同
定したイナーシャモデル値を出力する手段と、前記同定
したイナーシャモデル値を前記加速度フィードフォワー
ド補償手段および前記推定負荷外乱フィードフォワード
補償手段に、制御対象の動作特性を特徴づける制御パラ
メータであるイナーシャとして同定のための特別定モー
ドを設けることなく与える手段と、を有している。 【0035】 【発明の実施の形態】本発明の速度制御装置の実施例に
ついて説明する。図1は、本発明の実施例である速度制
御装置の構成を示すブロック図である。図2は、図1の
速度制御装置を伝達関数で表したブロック図である。図
3は、図1の速度制御装置に用いられるイナーシャ同定
手段の構成を示すブロック図である。図5は、本発明の
速度制御装置によりオーバシュートをなくした加減速レ
ート図である。 【0036】図1を参照して、本発明の実施例である速
度制御装置を説明する。この速度制御装置10は、規範
モデル設定器11、加速度フィードフォワード補償手段
12、減算器13、速度制御器14、加算器15、加算
器16、推定負荷外乱フィードフォワード補償手段1
8、イナーシャ同定手段19により構成されている。 【0037】図2は、図1の速度制御装置を伝達関数を
用いて表したブロック図で、加速度フィードフォワード
補償手段12には微分器21が含まれ、推定負荷外乱フ
ィードフォワード制御器18には、イナーシャ負荷モデ
ル(積分器)22、減算器23、負荷外乱フィードフォ
ワード制御器(係数K)24が含まれている。 【0038】規範モデル設定器11に速度指令ω* が入
力されると、入力された速度指令ω* は、一次遅れ要素
を持った規範速度指令ωm として出力される。この出力
された規範速度指令ωm は、速度制御器14、加算器1
5,16を経由して、イナーシャ負荷20に入力され、
イナーシャ負荷が駆動される。駆動されたイナーシャ負
荷20から速度検出値ωを検出し、その速度検出値ωを
減算器13にフィードバックして減算することにより、
速度誤差eを出力する速度制御ループを構成している。 【0039】一方、規範モデル設定器11より出力され
た一次遅れ要素を持った規範速度指令ωm は、速度制御
器14と加速度フィードフォワード補償手段12に各々
入力され、速度制御器14からはトルク補正信号が出力
される。 【0040】そして、加速度フィードフォワード補償手
段12の微分器21により規範速度指令ωm を微分し、
イナーシャ同定手段19により同定されたイナーシャモ
デル(Jh )と演算することにより加速度トルク補正信
号を出力し、この加速度トルク補正信号と速度制御器1
4の出力信号であるトルク補正信号とを加算器15で加
算し、加速トルク信号τACC として出力している。 【0041】この加速トルク信号τACC は、加算器16
と推定負荷外乱フィードフォワード補償手段18に各々
入力され、推定負荷外乱フィードフォワード補償手段1
8に入力された加速トルク信号τACC は、積分器22に
入力され、加速トルク信号τACC を積分しイナーシャ同
定手段19により同定されたイナーシャモデル(Jh
と演算することにより、推定速度ωh を出力する。 【0042】この推定速度ωh とイナーシャ負荷20に
より検出された速度検出値ωとを減算器23で減算し、
その信号を推定負荷外乱フィードフォワード制御器(係
数K)24に入力し、設定された係数Kとにより演算
し、その出力信号を負荷外乱トルク補正信号として、加
算器16で加速トルク信号τACC と加算して、トルク指
令信号τ* として出力する。 【0043】このトルク指令信号τ* は、イナーシャ同
定手段19とイナーシャ負荷20に入力される。イナー
シャ負荷へのトルク指令信号τ* は、負荷外乱(変動)
τLにより減算され、イナーシャ負荷20を駆動する。 【0044】駆動したイナーシャ負荷20から検出され
た速度検出値ωは、イナーシャ同定手段19に入力さ
れ、イナーシャ同定手段19に入力されたトルク指令信
号τ*とにより演算し、イナーシャ同定手段19からイ
ナーシャ負荷20のイナーシャモデル(Jh )として、
加速度フィードフォワード補償手段12および推定負荷
外乱フィードフォワード補償手段18に供給する。 【0045】次に、イナーシャ同定手段19を、図3を
参照して説明する。 【0046】イナーシャ同定手段19は、遅延回路3
1、減算器32、加速トルク推定器33、減算器34、
同定誤差補正器35、加算器36、遅延回路37、減算
器38、負荷トルク推定器39により構成されている。 【0047】先に述べたようにイナーシャ同定手段19
は、加算器16で加算されたトルク指令信号τ* と、イ
ナーシャ負荷20により検出された速度検出値ωとが入
力される。入力された速度検出値ωは、遅延回路31に
入力される。遅延回路31の出力と速度検出値ωとが減
算器32とにより減算される。 【0048】減算により得られた値Δωは、加速度とし
て加速トルク推定器33に入力され、推定加速トルクτ
haとして出力される。この推定加速トルクτhaは、トル
ク指令信号τ* と共に負荷トルク推定器39に入力さ
れ、負荷トルク推定器39は推定負荷トルクτhLを出力
する。 【0049】出力した推定負荷トルクτhLは、減算器3
8でトルク指令信号τ* から減算され、加速トルク指令
信号τa を出力する。この加速トルク指令信号τa は、
減算器34で推定加速トルクτhaが減算され、その減算
した値を同定誤差信号として同定誤差補正器35に入力
する。 【0050】同定誤差補正器35に入力された同定誤差
信号は、補正イナーシャとして加算器36で補正前イナ
ーシャと加算され、同定イナーシャ(Jh )として出力
される。一方、同定イナーシャ(Jh )は、遅延回路3
7に入力され、その出力は、補正前イナーシャとして加
速トルク推定器33にフィードバックされる。 【0051】次に、イナーシャ同定手段19の同定につ
いて説明する。この同定は、逐次最小2乗法により、イ
ナーシャモデル(Jh )を次式により求める。 【0052】 【数5】 【0053】但し、Δω(n)=ω(n)−ω(n−
1):速度変化率、TS :サンプリング時間、γ:同定
ゲインである。また、次式 【0054】 【数6】 【0055】より、 【0056】 【数7】 【0057】の一定速における負荷トルクとして推定負
荷トルクτhLを推定する。 【0058】次に、同定したイナーシャモデル(Jh
を、図2の推定負荷外乱フィードフォワード補償手段1
8のイナーシャ負荷モデル(積分器)22に与えること
により推定速度ωh は、 【0059】 【数8】 【0060】となり、実速度ωとの偏差は、負荷外乱に
より発生する速度偏差となる。推定負荷外乱フィードフ
ォワード器24を通して高いゲインを与えると、負荷外
乱τLによる速度変動が抑制可能となり、定常の負荷変
動を有する粘性抵抗の小さいイナーシャ負荷20を、イ
ナーシャモデル1/Jh sに固定することができる。 【0061】また、外乱応答は、同定イナーシャJh
制御対象のイナーシャJに等しい(Jh =J)の場合、 【0062】 【数9】【0063】となる。 【0064】次に、イナーシャ負荷20がイナーシャモ
デル(Jh )に固定されているので、加速度フィードフ
ォワード補償手段12の微分器21にJh sを与えるこ
とにより、 【0065】 【数10】 【0066】となり、速度指令ω* に対する速度応答ω
は、 【0067】 【数11】 【0068】となるので、ω=Gm (S)ω* となり、
規範モデル設定器(規範モデル応答)11のGm (S)
と一致する。 【0069】この規範モデル設定器11を 【0070】 【数12】 【0071】となる一次遅れ応答に選択すれば、速度応
答ωは、 【0072】 【数13】 【0073】となり、図5に示すように、加減速を対す
る目標値応答にオーバシュートを発生することなく、且
つ、負荷外乱τL に対し速度偏差が生じない応答が得ら
れる。 【0074】以上説明した通り、イナーシャ負荷20の
動作特性を特徴づける制御パラメータであるイナーシャ
を同定のための特別なモード、即ち、ミュレーションモ
ードあるいはオートチューニングモード等を設けること
なく同定し、同定したイナーシャ(Jh )から得られる
推定速度ωh と実速度ωの差から負荷外乱τL を推定し
て推定負荷外乱フィードフォワード補償することによ
り、同定イナーシャモデル(Jh )に固定可能となった
イナーシャ負荷20に加速度フィードフォワード補償
と、目標応答の規範モデルを与えることにより、可変速
指令に対して速度応答を規範モデルの応答に一致させる
ことが可能となり、同時に定常の負荷変動も抑制可能と
なり、上位に位置制御器を有する回転走行切断機、走行
切断機、定寸送り装置、工作機械等の可変速制御装置の
位置決め精度が向上する。 【0075】図4は、本発明の速度制御装置10を、ロ
ータリーカッタ装置に適用した例を示す。 【0076】図4に示すように、軸方向周囲に刃を有す
る一対のロータリーカッタ2があり、このロータリーカ
ッタ2の主軸には減速ギヤ3が取りつけられ、ロータリ
ーカッタ2を駆動するための電動機4が結合されてい
る。この電動機には、電動機の回転速度と電動機回転
角、即ち、ロータリーカッタ2の主軸の回転角を検出す
るためのパルスジェネレータ5が備えられている。 【0077】一方、走行するシート1の移動量を検出す
るための測長ホイール7が備えられ、この測長ホイール
7の軸には、移動量を検出するためのパルスジェネレー
タ8が備えられている。このロータリーカッタ2の数値
制御装置は、位置制御装置40と、本発明に係る速度制
御装置10とを備えている。位置制御装置40は、積分
器41、位置指令発生器42、微分器43、加減算器4
4、積分器45、位置制御器(Kp )46、加算器4
7、位置指令フィードフォワード補償(α)48、加算
器49により構成されている。 【0078】シート1の走行に伴いパルスジェネレータ
8より発生するパルスを、積分器41に入力する。入力
されたパルスは、積分器41により時間積分されること
により材料移動距離Xとして出力され、位置指令発生器
42に入力される。この位置指令発生器42は、切断長
0 にしたがって作られた任意の速度指令に応じて材料
移動距離Xの関数として位置指令f(x)を与える。 【0079】一方、ロータリーカッタ2の回転に伴いパ
ルスジェネレータ5より発生するパルスからロータリー
カッタ2の移動速度VB が得られる。 【0080】位置指令発生器42の出力、即ち、位置指
令f(x)を微分器43により時間微分することにより
得られたカッタ速度指令df(x)/dtは、加減算器
44により、材料速度VL およびカッタ速度VB と加減
算され積分器45に入力され、位置偏差eが得られる。
この位置偏差eは、位置制御器46に入力され補償速度
c として出力される。 【0081】補償速度Vc には、加算器49,47によ
り、カッタ速度指令および材料速度が加えられ、速度指
令ω* が形成される。この速度指令ω* が、速度制御装
置10に与えられる。速度制御装置10により、前述し
たようにしてトルク指令信号τ* が形成され、駆動制御
回路6に供給される。 【0082】このロータリーカッタ装置によれば、本発
明の速度制御装置を用いているので、切断精度が向上す
る。 【0083】 【発明の効果】本発明の速度制御装置によれば、速度指
令信号を一次遅れ要素を持った規範速度指令とした速度
制御手段と、イナーシャ負荷から検出する速度信号をフ
ィードバックする速度制御ループとを構成し、この速度
制御ループに加速度フィードフォワード補償手段、推定
負荷外乱フィードフォワード補償手段およびイナーシャ
同定手段を付加し、制御対象の動作特性を特徴づける制
御パラメータであるイナーシャを同定のための特別なモ
ード、例えば、ミュレーションモードあるいはオートチ
ューニングモード等を設けることなく同定することによ
り、加減速レートの変速領域から定速領域に移行する際
に生ずるオーバシュートを無くし、且つ、負荷変動によ
る速度変動を抑制し、目標応答(速度応答)を規範モデ
ル応答に一致させることにより、PI速度制御により生
ずるオーバシュートが発生する問題、比例制御で外乱応
答では負荷外乱に対し速度偏差が生じる問題、また、速
度の立ち上がりにオフセットが発生するため、滑らかな
目標応答特性が得られないという問題、または、オーバ
シュートが発生するという問題等を解決し、より高精度
の速度制御をすることができるので、回転走行切断機、
走行切断機、定寸送り装置等の速度制御の精度を向上さ
せ、位置制御の送り精度、切断精度および工作機械等の
加工物の形状精度を向上させることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed control device using a speed command having an acceleration / deceleration rate. 2. Description of the Related Art A conventional speed control apparatus includes an overshoot and / or overshoot of a control object (for example, the rotation speed of an electric motor) which occurs when shifting from a speed change range of an acceleration / deceleration rate as a speed command to a constant speed range. Alternatively, speed fluctuations due to load disturbances (fluctuations) occur, and the following performance of speed control or the like is reduced. For this reason, the accuracy of speed control or the accuracy of positioning cannot be increased, and therefore, the accuracy of feeding, cutting, and processing of materials and the like cannot be obtained. [0003] Such a conventional speed control device will be described. 6 shows a conventional speed control block diagram, FIG. 7 shows a control block diagram obtained by converting the conventional speed control block diagram into a transfer function, and FIG. 8 shows a conventional acceleration / deceleration rate diagram. [0004] As shown in FIG.
The speed command ω * is input to the speed controller 52 through the subtractor 51, and its output is input to the inertia load (control target) 20, and the inertia load 20 detects the speed detection value ω. By feeding back the detected speed detection value ω to the subtractor 51, a speed control loop is formed. The control method of the speed controller 52 is generally a proportional-integral speed control method (hereinafter referred to as PI speed control).
Has been adopted. For this reason, when the speed command ω * having acceleration / deceleration is input, as shown in FIG. 8, when shifting from the shift range to the constant speed range, an overshoot of the control target (for example, the rotation speed of the electric motor) occurs, In addition, the speed fluctuation due to the load disturbance causes the following performance of the speed control device or the like to deteriorate. For this reason, the accuracy of the speed control or the accuracy of the positioning cannot be increased, which causes a failure in obtaining the feed accuracy, the cutting accuracy, and the processing accuracy. In any case, the overshoot generated when shifting from the speed change range of the acceleration / deceleration rate, which is the speed command, to the constant speed range, and speed fluctuation due to load disturbance are caused by PI speed control. In the case of (1), when shifting from the shift range to the constant speed range, the overshoot disappears, but when a load disturbance occurs, the speed fluctuation becomes a steady-state deviation. In the case of PI speed control, the steady-state deviation of speed fluctuation due to load disturbance is small, but overshoot occurs. The PI speed control will be described using a transfer function. FIG. 7 illustrates the speed control loop of FIG. 6 using a transfer function, and includes a subtractor 51, a proportional speed controller 52A, an integral speed controller 52B, an adder 53, and an inertia load 20. Further, the inertia load 20 shown in FIG.
Is an inertia load having a small viscous resistance having a steady load fluctuation, and the speed control device adopts a PI speed control method and can perform speed control with a high torque response. From FIG. 7, a speed deviation e = ω * −ω between the speed command ω * and the speed feedback ω is calculated by the proportional controller 52.
A, the integrator 52 of the integration time T i by the adder 53
The sum with B is given to the inertia load 20 as a torque command. In this case, the speed response to the load disturbance τ L is given by: ## EQU1 ## Here, S indicates a differential operator. Further, for the speed command ω *, ## EQU1 ## The disturbance response in the case of the proportional control having no integral element is given by T i = ∞, where And the desired value response is: ## EQU1 ## As described above, the disturbance response of PI speed control is required to make the speed fluctuation zero with respect to the steady load disturbance τ L. Therefore, the target response to the speed command having acceleration / deceleration is Overshoot occurs as shown in FIG. In the case of proportional control, the target response to the speed command does not cause overshoot, but the disturbance response causes a steady speed deviation with respect to the load disturbance τ L. In this PI speed control, the response speed of the speed control system is hindered depending on the compensation condition of the inertia load 20 having a small viscous resistance and having a steady load fluctuation, so that the target speed control characteristic cannot be satisfied. There is a problem. Also, as described above, the PI speed control
Although it matches the speed command value in the steady state, there is a problem that a smooth target response characteristic cannot be obtained because an offset occurs at the rise of the speed, or a problem that overshoot occurs. As one of countermeasures against this problem, a feed-forward control method is used for position control which is higher than speed control. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-19861 discloses a position control device having a position control loop and a speed control loop for a position control device for controlling the position and the like of a feed shaft motor of a machine tool to improve the following performance. In order to eliminate overshoot, a feedforward control method is used in a position control loop. This position control device includes a position detector for detecting the position of the motor and a speed detector for obtaining a speed detection value from the position detection value output from the position detector. Problems caused by the following performance are basically caused by speed control, and these problems cannot be solved only by position control. As described above, in the speed control, the PI speed control uses the response speed of the speed control system depending on the compensation condition of the inertia load having a small viscous resistance having a steady load fluctuation. Therefore, there is a problem that the target speed control characteristic cannot be satisfied. This means that the disturbance response of the PI speed control is required to make the speed fluctuation to be zero with respect to the steady load disturbance. Therefore, in the PI speed control, the target response of the speed command having acceleration / deceleration is The problem of overshoot occurs.In proportional control, the target response of the speed command does not cause overshoot.However, in the disturbance response, a speed deviation occurs with respect to the load disturbance.In the steady state, the speed command value matches the speed command value. Since an offset occurs at the rise of the speed, there is a problem that a smooth target response characteristic cannot be obtained or a problem that an overshoot occurs. As described above, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-198
No. 61 discloses a position control device for controlling the position of a feed shaft motor of a machine tool and the like, wherein the position control device includes a position control loop and a speed control loop. The feedforward control method is used in the position control loop to improve the tracking performance and eliminate the overshoot, and is trying to solve these problems. However, these problems are basically caused by speed control, and these problems cannot be solved only by position control. As described above, depending on PI speed control, in the case of a speed command having an acceleration / deceleration rate, when shifting from the shift range to the constant speed range, overshoot occurs in the inertia load (rotational speed of the electric motor). Problems such as speed fluctuations caused by load fluctuations greatly affect the accuracy of position control or speed control of a rotary traveling cutting machine, traveling cutting machine, sizing feeder, or the like, so that feeding accuracy and / or material cutting accuracy are poor. Become. Further, in a machine tool or the like, an overshoot of the rotation speed of the motor, which occurs when shifting from the speed change region to the constant speed region, appears as a trajectory error at the time of synchronous position control, and reduces the shape accuracy of the workpiece. There is a problem that the surface roughness is reduced. Therefore, an object of the present invention is to solve the problem of overshoot caused by PI speed control, the problem of speed deviation due to load disturbance in disturbance response in proportional control, and the occurrence of offset in speed rise. , A problem that a smooth target response cannot be obtained, or
It solves the problem that overshoot occurs, improves the accuracy of speed control of rotary traveling cutting machines, traveling cutting machines, fixed-size feeders, etc., feeds position control accuracy, cutting accuracy, and improves the accuracy of workpieces such as machine tools. It is to improve the shape accuracy. According to the speed control device of the present invention, the speed control means converts the speed command signal into a reference speed command having a first-order lag element, and the speed signal detected from the inertia load. A speed control loop for feeding back is formed, and acceleration feed forward compensating means, estimated load disturbance feed forward compensating means and inertia identifying means are added to this speed control loop, and inertia which is a control parameter characterizing the operation characteristic of the controlled object is added. By performing identification without providing a special mode for identification, for example, a simulation mode or an auto-tuning mode, the overshoot that occurs when shifting from the speed change region of the acceleration / deceleration rate to the constant speed region is eliminated, and Suppress speed fluctuations due to load fluctuations and achieve target response (speed response) Is matched to the reference model response. According to the present invention, there is provided a speed control apparatus using a speed command having an acceleration / deceleration rate, wherein a reference model setting means for converting the speed command into a reference speed command having a first-order lag element; A speed control means for controlling an inertia load having a small viscous resistance having a load variation, and a speed detection value obtained from the means for detecting the speed of the inertia load, and fed back, and a speed error is obtained from the speed detection value and the reference speed command. Speed control loop means for obtaining and controlling, and an inertia identification means for outputting an inertia model value identified by a torque command obtained from the speed control loop means and a detected speed value of the inertia load,
Means for multiplying the reference speed command and the identified inertia model value and differentiating to obtain an acceleration feedforward control amount, and compensating for the acceleration feedforward,
An acceleration torque command unit that adds the acceleration torque correction value and the acceleration feedforward control amount, which are outputs of the speed controller, and outputs the acceleration torque control amount, and an inertia model value that identifies the acceleration torque control amount. Means for dividing and integrating to obtain an estimated speed, obtaining an estimated load disturbance feedforward control amount resulting from a speed difference between the estimated speed and a speed detection value detected from the inertia load, and performing estimated load disturbance feedforward compensation. By providing inertia, which is a control parameter characterizing the operation characteristic of the controlled object, to the means for compensating the acceleration feedforward and the means for feedforward compensation for the estimated load disturbance without providing a special mode for identification, Occurs when shifting from the speed change range to the constant speed range Eliminate Bashuto, and to suppress the speed fluctuation due to load fluctuation, it is characterized in that to match the target response to the reference model response. According to the present invention, the inertia identifying means converts the detected speed value into a detected speed value having a time delay, and obtains a speed difference from the detected speed value, that is, an acceleration, Acceleration torque estimating means for calculating an acceleration with inertia before correction to obtain an estimated acceleration torque; and estimating the load torque by calculating the estimated acceleration torque output from the acceleration torque estimating means with the torque command to obtain the estimated load torque. Means for obtaining an acceleration torque command by subtracting the estimated acceleration torque from the torque command, and obtaining an identification error by subtracting the estimated acceleration torque from the acceleration torque command.
A means for outputting a corrected inertia by correcting the identification error, converting the identified inertia into a pre-corrected inertia having a time delay, outputting a sum of the corrected inertia and an identified inertia model value, Means for providing the identified inertia model value to the acceleration feedforward compensating means and the estimated load disturbance feedforward compensating means without providing a special constant mode for identification as inertia, which is a control parameter characterizing the operation characteristic of the controlled object. And An embodiment of the speed control device of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a speed control device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the speed control device of FIG. 1 by a transfer function. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the inertia identifying means used in the speed control device of FIG. FIG. 5 is an acceleration / deceleration rate diagram in which the speed control device of the present invention eliminates overshoot. Referring to FIG. 1, a speed control device according to an embodiment of the present invention will be described. The speed controller 10 includes a reference model setter 11, an acceleration feedforward compensator 12, a subtractor 13, a speed controller 14, an adder 15, an adder 16, an estimated load disturbance feedforward compensator 1
8. It is constituted by inertia identifying means 19. FIG. 2 is a block diagram showing the speed controller of FIG. 1 using a transfer function. The acceleration feedforward compensator 12 includes a differentiator 21 and the estimated load disturbance feedforward controller 18 includes , An inertia load model (integrator) 22, a subtractor 23, and a load disturbance feedforward controller (coefficient K) 24. [0038] If the reference model setter 11 the speed command omega * is input, the speed command omega * input is output as norm speed command omega m having a primary delay element. This output norms velocity command omega m, the speed controller 14, an adder 1
Input to the inertia load 20 via 5 and 16;
The inertia load is driven. By detecting the speed detection value ω from the driven inertia load 20 and feeding back the speed detection value ω to the subtractor 13 for subtraction,
A speed control loop for outputting a speed error e is configured. On the other hand, the reference speed command ω m having the first-order lag element output from the reference model setting unit 11 is input to the speed controller 14 and the acceleration feedforward compensating means 12, respectively. A correction signal is output. [0040] Then, by differentiating the normative speed command omega m by the differentiator 21 of the acceleration feedforward compensation means 12,
By calculating the acceleration torque correction signal by calculating the inertia model (J h ) identified by the inertia identification means 19, the acceleration torque correction signal and the speed controller 1
4 and the torque correction signal, which is the output signal of No. 4, is added by the adder 15 and output as an acceleration torque signal τ ACC . The accelerating torque signal τ ACC is calculated by the adder 16
Are input to the estimated load disturbance feedforward compensator 18, respectively.
The acceleration torque signal τ ACC input to 8 is input to the integrator 22, which integrates the acceleration torque signal τ ACC and identifies the inertia model (J h ) identified by the inertia identification means 19.
By calculating the outputs the estimated speed omega h. The subtracted by the subtractor 23 and the velocity detection value omega detected by the estimated speed omega h and inertia loads 20,
The signal is input to an estimated load disturbance feedforward controller (coefficient K) 24, and is calculated by the set coefficient K. The output signal is used as a load disturbance torque correction signal, and the adder 16 calculates the acceleration torque signal τ ACC The values are added and output as a torque command signal τ *. The torque command signal τ * is input to the inertia identifying means 19 and the inertia load 20. The torque command signal τ * to the inertia load is the load disturbance (fluctuation)
It is subtracted by τ L to drive the inertia load 20. The detected speed value ω detected from the driven inertia load 20 is input to the inertia identifying means 19 and is calculated by the torque command signal τ * input to the inertia identifying means 19. As an inertia model (J h ) of the load 20,
The acceleration feed forward compensation means 12 and the estimated load disturbance feed forward compensation means 18 are supplied. Next, the inertia identifying means 19 will be described with reference to FIG. The inertia identifying means 19 includes the delay circuit 3
1, subtractor 32, acceleration torque estimator 33, subtractor 34,
It comprises an identification error corrector 35, an adder 36, a delay circuit 37, a subtractor 38, and a load torque estimator 39. As described above, the inertia identifying means 19
Is input with the torque command signal τ * added by the adder 16 and the speed detection value ω detected by the inertia load 20. The input speed detection value ω is input to the delay circuit 31. The output of the delay circuit 31 and the speed detection value ω are subtracted by the subtractor 32. The value Δω obtained by the subtraction is input to the acceleration torque estimator 33 as acceleration, and the estimated acceleration torque τ
Output as ha . The estimated acceleration torque τ ha is input to the load torque estimator 39 together with the torque command signal τ *, and the load torque estimator 39 outputs the estimated load torque τ hL . The output estimated load torque τ hL is calculated by the subtractor 3
8 is subtracted from the torque command signal tau * in, and outputs the acceleration torque command signal tau a. This acceleration torque command signal τ a is
The estimated acceleration torque τ ha is subtracted by the subtractor 34, and the subtracted value is input to the identification error corrector 35 as an identification error signal. The identification error signal input to the identification error corrector 35 is added to the inertia before correction by the adder 36 as correction inertia, and is output as the identification inertia (J h ). On the other hand, the identification inertia (J h ) is
7, and its output is fed back to the acceleration torque estimator 33 as inertia before correction. Next, the identification of the inertia identifying means 19 will be described. In this identification, the inertia model (J h ) is obtained by the following equation by the successive least squares method. [Equation 5] Where Δω (n) = ω (n) −ω (n−
1): speed variation rate, T S: sampling time, gamma: an identification gain. Also, the following equation: From the following equation: The estimated load torque τ hL is estimated as the load torque at the constant speed. Next, the identified inertia model (J h )
To the estimated load disturbance feedforward compensation means 1 of FIG.
By giving the estimated speed ω h to the inertia load model (integrator) 22 shown in FIG. The deviation from the actual speed ω is a speed deviation generated by a load disturbance. Given the high gain through the estimated load disturbance feedforward 24, the speed fluctuation caused by load disturbance tau L becomes possible to suppress the small inertia load 20 viscous resistance having a load fluctuation of the constant, the inertia model 1 / J h s fixed can do. Further, the disturbance response is as follows when the identified inertia J h is equal to the inertia J to be controlled (J h = J). Is obtained. Next, since the inertia load 20 is fixed to the inertia model (J h ), by giving J hs to the differentiator 21 of the acceleration feedforward compensating means 12, the following equation is obtained. And the speed response ω to the speed command ω *
Is given by: Ω = G m (S) ω *, and
G m (S) of reference model setter (reference model response) 11
Matches. This reference model setting unit 11 is expressed by the following equation: If the first-order lag response is selected as follows, the velocity response ω becomes: As shown in FIG. 5, a response is obtained in which no overshoot occurs in the target value response to acceleration / deceleration and no speed deviation occurs with respect to the load disturbance τ L. As described above, the inertia, which is a control parameter characterizing the operation characteristics of the inertia load 20, is identified and identified without providing a special mode for identification, that is, the simulation mode or the auto tuning mode. by estimated by estimating the load disturbance feedforward compensating for load disturbance tau L from the difference of inertia (J h) the estimated velocity omega h and the actual speed omega obtained from and fixable to identify the inertia model (J h) By providing the inertia load 20 with the acceleration feedforward compensation and the reference model of the target response, it becomes possible to make the speed response match the response of the reference model with respect to the variable speed command, and at the same time, to suppress the steady load fluctuation. , Rotary traveling cutting machine, traveling cutting machine, positioning feeder, The positioning accuracy of a variable speed control device such as a working machine is improved. FIG. 4 shows an example in which the speed control device 10 of the present invention is applied to a rotary cutter device. As shown in FIG. 4, there is a pair of rotary cutters 2 having blades around the axial direction. A reduction gear 3 is mounted on the main shaft of the rotary cutter 2, and an electric motor 4 for driving the rotary cutter 2 is provided. Are combined. This motor is provided with a pulse generator 5 for detecting the rotation speed and rotation angle of the motor, that is, the rotation angle of the main shaft of the rotary cutter 2. On the other hand, a length measuring wheel 7 for detecting the amount of movement of the running seat 1 is provided, and a pulse generator 8 for detecting the amount of movement is provided on the axis of the length measuring wheel 7. . The numerical control device of the rotary cutter 2 includes a position control device 40 and a speed control device 10 according to the present invention. The position control device 40 includes an integrator 41, a position command generator 42, a differentiator 43, and an adder / subtractor 4.
4, integrator 45, position controller ( Kp ) 46, adder 4
7, a position command feedforward compensation (α) 48 and an adder 49. The pulse generated by the pulse generator 8 as the seat 1 travels is input to the integrator 41. The input pulse is time-integrated by the integrator 41 and output as the material movement distance X, and is input to the position command generator 42. The position command generator 42 provides a position command f (x) as a function of the material moving distance X in accordance with any speed instruction made in accordance cut length L 0. On the other hand, the moving speed V B of the rotary cutter 2 is obtained from the pulse generated by the pulse generator 5 with the rotation of the rotary cutter 2. The output of the position command generator 42, that is, the cutter speed command df (x) / dt obtained by differentiating the position command f (x) with time by the differentiator 43 is calculated by the adder / subtractor 44 by the material speed. V L and which is the cutter speed V B and the subtraction input to the integrator 45, the positional deviation e is obtained.
The positional deviation e is entered to the position controller 46 is output as a compensation speed V c. [0081] The compensation velocity V c is the adder 49,47, cutter speed command and the material speed is added, the speed command omega * is formed. The speed command ω * is given to the speed control device 10. The torque command signal τ * is formed by the speed control device 10 as described above, and is supplied to the drive control circuit 6. According to the rotary cutter device, since the speed control device of the present invention is used, cutting accuracy is improved. According to the speed control apparatus of the present invention, the speed control means converts the speed command signal into a reference speed command having a primary delay element, and the speed control which feeds back the speed signal detected from the inertia load. A velocity control loop, and an acceleration feedforward compensating means, an estimated load disturbance feedforward compensating means and an inertia identifying means are added to the velocity control loop to identify inertia which is a control parameter characterizing the operation characteristic of the controlled object. By identifying without providing a special mode, for example, a simulation mode or an auto tuning mode, the overshoot that occurs when shifting from the speed change region of the acceleration / deceleration rate to the constant speed region is eliminated, and the speed due to the load fluctuation is reduced. Suppress fluctuations and target response (speed response) to reference model The problem is that overshooting caused by PI speed control is caused by matching the answer, the problem of speed deviation with respect to load disturbance is caused by the disturbance response in the proportional control, and the offset is generated at the speed rise, so that the smooth target The problem that response characteristics cannot be obtained, or the problem that overshoot occurs, etc. can be solved, and more accurate speed control can be performed.
It is possible to improve the accuracy of speed control of a traveling cutting machine, a fixed-size feeding device, and the like, and to improve the feeding accuracy of position control, the cutting accuracy, and the shape accuracy of a workpiece such as a machine tool.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明を実施した速度制御装置を構成するブロ
ック図である。 【図2】本発明の実施例である速度制御装置を伝達関数
で表した制御ブロック図である。 【図3】本発明の速度制御装置に用いられたイナーシャ
同定手段のブロック図である。 【図4】本発明を実施したロータリーカッタ制御装置の
ブロック図である。 【図5】本発明を実施した速度制御装置によりオーバシ
ュートをなくした加減速レート図である。 【図6】従来の速度制御ブロック図である。 【図7】従来の速度制御装置を伝達関数で表した制御ブ
ロック図である。 【図8】従来の加減速レート図である。 【符号の説明】 1 走行する材料 2 ロータリーシャ 3 ギヤ 4 電動機 5 パルスジェネレータ 6 駆動制御回路 7 測長ロール 8 パルスジェネレータ 10 速度制御装置 11 規範モデル設定器(Gm (S)) 12 加速度フィードフォワード補償手段 13 減算器 14 速度制御器(Kv ) 15 加算器 16 加算器 17 減算器 18 推定負荷外乱フィードフォワード補償手段 19 イナーシャ同定手段(器) 20 イナーシャ負荷制御対象(1/Js) 21 加速度フィードフォワード補償器(Jh s) 22 イナーシャ負荷モデル(1/Jh s) 23 減算器 24 負荷外乱フィードフォワード制御器(K) 31 遅延回路(Z-1) 32 減算器 33 加速トルク推定器 34 減算器 35 同定誤差補正器 36 加算器 37 遅延回路(Z-1) 38 減算器 39 負荷トルク推定器 40 位置制御装置 41 積分器 42 位置指令発生器 43 微分器 44 加減算器 45 積分器 46 位置制御器(Kp ) 47 加算器 48 位置指令フィードフォワード補償(α) 49 加算器
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a speed control device embodying the present invention. FIG. 2 is a control block diagram showing a speed control device according to an embodiment of the present invention by a transfer function. FIG. 3 is a block diagram of inertia identifying means used in the speed control device of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of a rotary cutter control device embodying the present invention. FIG. 5 is an acceleration / deceleration rate diagram in which overshoot is eliminated by a speed control device embodying the present invention. FIG. 6 is a conventional speed control block diagram. FIG. 7 is a control block diagram of a conventional speed control device represented by a transfer function. FIG. 8 is a conventional acceleration / deceleration rate diagram. [Description of Signs] 1 Running material 2 Rotary shear 3 Gear 4 Electric motor 5 Pulse generator 6 Drive control circuit 7 Length measuring roll 8 Pulse generator 10 Speed controller 11 Reference model setter (G m (S)) 12 Acceleration feed forward Compensation unit 13 Subtractor 14 Speed controller ( Kv ) 15 Adder 16 Adder 17 Subtractor 18 Estimated load disturbance feedforward compensation unit 19 Inertia identification unit (unit) 20 Object of inertia load control (1 / Js) 21 Acceleration feed forward compensator (J h s) 22 inertia load model (1 / J h s) 23 subtractor 24 load disturbance feedforward controller (K) 31 delay circuit (Z -1) 32 subtractor 33 acceleration torque estimator 34 subtracts vessel 35 identification error corrector 36 the adder 37 delay circuits (Z -1) 38 subtractor 39 Load torque estimator 40 position controller 41 integrator 42 position command generator 43 differentiator 44 subtracter 45 the integrator 46 the position controller (K p) 47 adder 48 the position command feedforward compensation (alpha) 49 adder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H02P 5/00 H02P 5/00 X (56)参考文献 特開 平8−331879(JP,A) 特開 昭63−24301(JP,A) 特開 昭61−248104(JP,A) 特開 平4−302309(JP,A) 特開 昭62−126881(JP,A) 特開 平5−284774(JP,A) 特開 昭62−126884(JP,A) 特開 平6−78579(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 13/02 - 13/04 B23Q 5/22 G05B 11/32 G05D 13/62 H02P 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H02P 5/00 H02P 5/00 X (56) References JP-A-8-331879 (JP, A) JP-A-63-24301 ( JP, A) JP-A-61-248104 (JP, A) JP-A-4-302309 (JP, A) JP-A-62-126881 (JP, A) JP-A-5-284774 (JP, A) JP 62-128684 (JP, A) JP-A-6-78579 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G05B 13/02-13/04 B23Q 5/22 G05B 11 / 32 G05D 13/62 H02P 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】加減速レートを有する速度指令を用いる速
度制御装置において、 前記速度指令を一次遅れ要素を持った規範速度指令に変
換する規範モデル設定手段と、 前記規範速度指令により、定常の負荷変動を有する粘性
抵抗の小さいイナーシャ負荷を制御する速度制御手段
と、 イナーシャ負荷の速度を検出する手段と、 前記イナーシャ負荷の速度を検出する手段から速度検出
値を求め帰還させ、前記速度検出値と前記規範速度指令
とから速度誤差を求め制御する速度制御ループ手段と、 前記速度制御ループ手段から求めたトルク指令と前記イ
ナーシャ負荷の速度検出値とを演算することにより同定
したイナーシャモデル値を出力するイナーシャ同定手段
と、 前記規範速度指令と前記同定したイナーシャモデル値と
を乗算し微分処理して加速度フィードフォワード制御量
を求め、加速度フィードフォワードを補償する手段と、 前記速度制御手段の出力である加速トルク補正値と前記
加速度フィードフォワード制御量とを加算し、加速トル
ク制御量として出力する加速トルク指令手段と、 前記加速トルク制御量を前記同定したイナーシャモデル
値とを除算し積分処理して推定速度を求め、前記推定速
度と前記イナーシャ負荷より検出した速度検出値との速
度差から生じる推定負荷外乱フィードフォワード制御量
を求めて推定負荷外乱フィードフォワード補償する手段
とを備え、前記イナーシャ同定手段は、 前記速度検出値を時間遅延を持った速度検出値に変換
し、前記速度検出値との速度差、即ち、加速度を求める
手段と、 前記加速度を補正前イナーシャと演算し推定加速トルク
を求める加速トルク推定手段と、 前記加速トルク推定手段から出力した推定加速トルク
を、前記トルク指令と演算することにより推定負荷トル
クを求め、前記推定負荷トルクを前記トルク指令から減
算して加速トルク指令を求め、この加速トルク指令から
前記推定加速トルクを減算することにより同定誤差を求
める手段と、 前記同定誤差を補正することにより補正イナーシャを出
力し、同定したイナーシャを時間遅延を持った補正前イ
ナーシャに変換し、前記補正イナーシャとの和を求め同
定したイナーシャモデル値を出力する手段とを有し、 加減速レートの変速領域から定速領域に移行する際に生
ずるオーバシュートを無くし、且つ、負荷変動による速
度変動を抑制し、速度応答を目標応答である規範モデル
応答に一致させることを特徴とする速度制御装置。
(57) [Claim 1] In a speed control device using a speed command having an acceleration / deceleration rate, reference model setting means for converting the speed command into a reference speed command having a primary delay element; By the reference speed command, a speed control means for controlling an inertia load having a small viscous resistance having a steady load fluctuation, a means for detecting a speed of the inertia load, and a speed detection value from a means for detecting a speed of the inertia load. Speed control loop means for obtaining and controlling a speed error from the detected speed value and the reference speed command, and calculating a torque command obtained from the speed control loop means and a detected speed value of the inertia load. Inertia identifying means for outputting an inertia model value identified by the following: the reference speed command and the identified inertia model value Multiplying and differentiating to obtain an acceleration feed forward control amount, and a means for compensating the acceleration feed forward; and adding an acceleration torque correction value output from the speed control means and the acceleration feed forward control amount to obtain an acceleration torque. Acceleration torque commanding means for outputting as a control amount, calculating the estimated speed by dividing the acceleration torque control amount by the identified inertia model value and integrating to obtain an estimated speed, the estimated speed and a speed detection value detected from the inertia load, Means for obtaining an estimated load disturbance feedforward control amount resulting from the speed difference of the above, and for estimating the load disturbance feedforward compensation, wherein the inertia identifying means converts the detected speed value into a detected speed value having a time delay.
Then, a speed difference from the detected speed value, that is, an acceleration is obtained.
Means for calculating the acceleration and the inertia before correction to estimate the acceleration torque
And an estimated acceleration torque output from the acceleration torque estimating means.
Is calculated with the torque command to obtain an estimated load torque.
And the estimated load torque is reduced from the torque command.
To obtain the acceleration torque command, and from this acceleration torque command
The identification error is obtained by subtracting the estimated acceleration torque.
Means to correct the identification error and output the corrected inertia.
Before the correction with a time delay.
To the inertia, find the sum with the corrected inertia, and
Means for outputting a set inertia model value, eliminates overshoot that occurs when shifting from the speed change region of the acceleration / deceleration rate to the constant speed region, suppresses speed change due to load change, and sets a target speed response. A speed control device characterized by matching a response to a reference model response.
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