JPH01130022A - 回転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は１回転制御装置、特に原動機の回転数が決定さ
れるスロットルの開閉駆動Ｉ！１１′４Ｉｌをエンコー
ダ付モータで行うようにしたアクチェータに関するもの
である。

（従来の技術） 従来１発動発電機装置において、原動機の回転数を一定
に保つためガバナ制御装置を設け４発電機負荷が変動し
ても該ガバナ制御装置により、原動機の回転数を一定に
保持し１発電機の周波数を一定に維持する自動制御系が
用いられている。

このガバナ制御装置として従来から機械式のものが用い
られて来たが、最近では電子式のものが用いられて来る
ようになった。

従来の発動発電機装置で採用されている電子式ガバナ制
御装置は、原動機のスロットルの開閉制御及びその駆動
をロータリ・ソレノイド等を用い。

該ロークリ・ソレノイドによるスロットルの駆動力とス
ロットル部に設けられたスプリングの弾性力との力の釣
り合いによるスロットルの開閉位置の制御を行っていた
。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の様に、ロータリ・ソレノイドとスプリングとの力
の釣り合いによる機械的なスロットル開閉位置の制御で
は、スロ７）ルが成る開閉位置で安定するまでに時間を
要し、その応答性が悪い欠点があった。

本発明は上記の欠点を解決することを目的としており、
上記のロータリ・ソレノイドとスプリングとによるスロ
ットルの開閉制御に替え、スロットルの開閉位置を電子
式のロークリ・エンコーダとカウンタとで検出し、該カ
ウンタの内容を基にモータでスロットルの開閉制御を行
うアクチェータを提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） そのため本発明の回転制御装置はガバナ制御装置を備え
、原動機の定速回転制御が行われる発動発電機装置にお
いて、ガバナ制御装置に、原動機の回転数を電圧と回転
数とでそれぞれ検出する電圧検出回路及び回転数検出回
路と、該電圧検出回路又は回転数検出回路のいずれか一
方の検出信号を優先させ回転数検出信号とするフェール
・セーフ回路と、原動機の負荷の重さを検出し、その重
さに応じて制御系のゲインを変えさせるゲイン自動調整
回路と、該ゲイン自動調整回路から得られた出力を基に
Ｐ■ＤｆＩＩＩ御の制御信号を作成するＰＩＤ調整器と
、該ＰＩＤ調整器の出力をパルス幅の制御信号に変換す
るＰＷＭ回路部と、ＩＰＷＭ回路部が出力するＰＷＭ信
号に応じて原動機の回転制御を行うアクチェータと、上
記各回路部へ正負の２極性電源を供給する電源装置とを
備え、さらに上記アクチェータには、電源投入前にスロ
ットルを開状態に固定保持する初期スロットル位置保持
手段と、スロットルの開閉動作を検出するエンコーダと
、該エンコーダの出力を受けスロットルの開閉位置を指
示するカウンタと、電源投入時績カウンタの内容とスロ
ットルの開閉位置とを関連付けるためカウンタを初期値
化する初期値化手段と、咳カウンタの内容を基にスロッ
トルを駆動制御するモータとを備えたことを特徴として
いる。

以下図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する。

（実施例） 第１図は本発明に係る回転制御装置のアクチェータの一
実施例構成、第２図はスプリングが取付けられたモータ
部の斜視図、第３図（＋）、（ＩＩ）はカウンタを初期
値化させる信号出力の関係位置説明図、第４図（１）、
　　（ｎ）はロークリ・エンコーダの構成とその出力波
形図、第５図は正の数だけをカウントするカウンタで構
成されたアクチェータの他の実施例構成、第６図は本発
明に係る回転制御装置のアクチェータが使用されている
発動発電機装置の一実施例構成を示している。

第１図ないし第５図の本発明に係る回転制御装置のアク
チェータを説明する前に、第６図を用いて発動発電機に
おける原動機が９ガバナ制御装置により自動制御される
概略を先に説明しておく。

第６図において、符号１は発動発電機、２は回転数検出
回路、３は電圧検出回路、４はフェール・セーフ回路、
５はゲイン自動調整回路、６はＰ＋Ｄ調整器、７は増幅
器、８はＰＷＭ回路部、９はアクチェータ、１０は電源
装置を表わしている。

発動発電機１の原動機又は発電機側から、負荷変動又は
何んらかの原因に基づく該発動発電機１の回転変動が９
回転数検出回路２と電圧検出回路３とによって、それぞ
れ個別に検出される。回転数検出回路２によって検出さ
れた回転数検出信号。

及び電圧検出回路３によって検出された電圧検出信号は
、フェール・セーフ回路４でいずれか一方の検出信号１
例えば電圧検出信号が優先的に上記発動発電機１の回転
数検出信号として選出される。

他方の回転数検出信号は、上記電圧検出回路３系に異常
が発生したとき、該電圧検出回路３から得られた電圧検
出信号に替え１回転数検出回路２から得られる回転数検
出信号が回転数検出信号としてフェール・セーフ回路４
で選出され、原動機の暴走等その異常回転の発生を防止
するようになっている。ゲイン自動調整回路５は発動発
電機１の出力から現負荷の軽重、すなわち重さを検出し
。

該負荷の重さに応じて制御系のゲインを決定する。

そして系のゲインがこの決定された値となされるべく、
上記フェール・セーフ回路４から選出された検出信号、
すなわち電圧検出（８号を増幅する。

続いてＰＩＤ！Ｊｉ整器６で目整値６最終値との間の残
留偏差、すなわち定常誤差が最小となり、応答性も回転
変動に素早く追従されるべき制御信号に変えられる。該
制御信号は増幅器７で増幅され。

さらにＰＷＭ回路部８で該制御信号はＰＷＭ信号に変換
されるｊｊｊＰＷＭ信号でロータリ・エンコーダのアク
チェータ９を制御し、アクチェータが出力する角度によ
って発動発電機１における原動機の回転数が一定になる
ように制御される。電源装置１０から各回路部へ正負の
２極性電源電圧が供給されている。この電源装置１０か
ら供給される正負の電圧でアクチェータ９のロータリ・
エンコーダの回転を上記ＰＷＭ信号のパルス幅に応じて
正又は逆回転させ、原動機の回転数を一定にする正逆の
制御角信号を得ている。

次に本発明に係る回転制御装置のアクチェータを第１図
と共に説明する。

第１図において、符号１１はモータ、１２はスプリング
、１３はシャフト、１４はロータリ・エンコーダ、１５
はスロットル、１６はｉ、１７は方向弁別器、１８はア
ンプ・ダウン・カウンタを表わしている。

モータ１１のシャフト１３と同軸上にロータリ・エンコ
ーダ１４が設けられており、またモータ１１のシャフト
１３には、原動機のスロットル１５が直接又は間接的に
取り付けられている。従ってモータ１１の回転によって
スロットル１５の開閉角、すなわち開閉位置が制御され
る。モータ１１には、第２図図示の如くベース１９に固
定されたアンカ２０とモータ１１のシャフト１３とに固
着されている弾性部材２例えばスプリング１２が設けら
れており、モータ１１がフリー状態のとき、該スプリン
グ１２の弾性力によってもスロットル１５の開閉位置が
変えられるようになっている。該モータ１１のシャフト
１３は上記ロークリ・エンコーダ１４を介して直接スロ
ットル１５に直結、或いはホーン２１を介してスロット
ル１５に連結されている。

ロークリ・エンコーダ１４はスロットル１５の開閉動作
を検出し、その回転移動量を表わすパルスを出力する。

従って、該ロークリ・エンコーダ１４が出力するパルス
をアップ・ダウン・カウンタ１８でカウントすることに
より、スロットル１５の回転移動量が計測される。そし
て該アップ・ダウン・カウンタ１８とスロットル１５の
位置とを関連付けておけば、アップ・ダウン・カウンタ
１８の内容、すなわちカウント値からスロットル１５の
開閉位置を知ることができる。そのため原動機を始動す
る際、電源投入時に該アップ・ダウン・カウンタ１８を
初期値化することが必要となる。

このアップ・ダウン・カウンタ１８を初期値化するに当
って、電源投入前に上記スプリング１２により、スロッ
トル１５が成る開閉位置に回転静止される。また、スロ
ットル１５の移動する範囲。

すなわち回転する動作範囲内に、ロータリ・エンコーダ
１４のＺ相信号が出力するように、ロータリ・エンコー
ダ１４が前もって設定されている。

ここで、ロータリ・エンコーダ１４のＺ相信号とは、ロ
ータリ・エンコーダ１４の１回転に付き１回出力する信
号を言い　３５　ｚ相信号を出力する′ロータリ・エン
コーダ１４は２例えば第４図（１）の様になっている。

すなわち回転スリット板２２及び固定スリット板２３を
はさんで１発光ダイオード２４と受光素子のフォト・セ
ンサ２５−１．２５−２．２５−３とが相対して設けら
れ。

回転スリット板２２が回転することにより、該回転スリ
ット板２２に穿設された穴が固定スリット板２３に穿設
された穴と一致し、その時に発光ダイオード２４からの
光がフォト・センサ２５−１ないし２５−３で検出され
る。該フォト・センサ２５−１ないし２５−３で検出さ
れた信号は、対応して設けられている波形整形回路２６
−１ないし２６−３で波形整形された後、それぞれの増
幅器２７−１ないし２７−３で適宜増幅され、Ａ相。

Ｂ相、Ｚ相の各信号のパルスが出力される。第４図（Ｉ
Ｉ）図示の如（、Ａ相とＢ相の信号は９０″の位相差を
もつパルスが出力されるようになっており、またＺ相信
号は回転スリット板２２が１回転したとき１回パルスが
出力されるようになっている。この互に９０°あ位相差
をもつ人相、Ｂ相の信号の出力の仕方から９回転スリッ
ト板２２の正回転又は逆回転を検出することができる。

第１図の方向弁別器１７はモータ１１の回転方向を弁別
する回路で２例えばＡ相の信号のエツジ検出とＢ相の信
号とのアンドをとることによって、その回転方向が得ら
れる。またモータ１１の回転移動量はロークリ・エンコ
ーダ１４から出力されるＡ相又はＢ相の出力パルスをカ
ウンタで読み取ることにより検出することができるので
、第１図の構成ではアンプ・ダウン・カウンタ１８が用
いられている。ロータリ・エンコーダ１４から該アンプ
・ダウン・カウンタ１８に、方向弁別器１７で検出され
た回転方向信号を伴ったアップ信号又はダウン信号のＡ
相又はＢ相いずれかのパルス信号を出力するようになっ
ている。

次に第１図のアップ・ダウン・カウンタ１８の初期値化
を説明する。

前述した如く、電源投入前にスプリング１２によりスロ
ットル１５が駆動され、ある開閉位置で停止している状
態になっている。この様な状態の下でロータリ・エンコ
ーダ１４から出力されるＺ相信号の出力位置、すなわち
Ｚ相ポイントが、第３図（１）図示の如く、電源投入前
にスロ７）ル１５が停止している位置より５スロツトル
の開側にあるように調整されているときには、電源投入
時、アンプ・ダウン・カウンタ１８にはスロットル１５
が閉じているときのプリセット値Ｎｃがプリセットされ
る。電源が投入されると、該プリセット値Ｎｃがアップ
・ダウン・カウンタ１８にプリセットされるので、モー
タ１１はアップ・ダウン・カウンタ１８の内容からスロ
ットル１５が閉じているものと判断し、スロットル１５
を開かせようとする。従ってスロットル１５はＺ相ポイ
ントを通過し、その通過時点でロータリ・エンコーダ１
４から２相体号が出力されるので、アップ・ダウン・カ
ウンタ１８はリセットされ初期値化される。つまり、ロ
ータリ・エンコーダ１４からＺ相信号が出力され、アッ
プ・ダウン・カウンタ１８がりセットされた時点でスロ
ットル１５の開閉位置とアップ・ダウン・カウンタ１８
の内容とが関連付けられる。

一方、ロークリ・エンコーダ１４から出力されるＺ相信
号の出力位置、すなわらＺ相ポイントが。

第３図（ｎ）図示の如＜、ｉ源投入前にスロットル１５
が停止している位置より、スロットルの閉側にあるよう
に調整されているときには、電源投入時、アップ・ダウ
ン・カウンタ１８にはスロットル１５が開いているとき
のプリセット値ＮＯがプリセットされる。電源が投入さ
れると、該プリセット値ＮＯがアップ・ダウン・カウン
タ１８にプリセットされるので、モータ１１はアンプ・
ダウン・カウンタ１８の内容からスロットル１５が開い
ているものと判断し、スロットル１５を閉じさせようと
する。従ってスロットル１５はＺ相ポイントを通過し、
その通過時点でロータリ・エンコーダ１４からＺ相信号
が出力されるので、アンプ・ダウン・カウンタ１８はリ
セットされ初期値化される。。上記と同様に、スロット
ル１５の開閉位置とアンプ・ダウン・カウンタ１８の内
容とが関連付けられる。

この様に電源投入時、Ｚ相ポイントを通過させるべき方
向にモータ１１を回転させ、Ｚ相ポイントを通過させて
、その際出力されるＺ相信号によりアップ・ダウン・カ
ウンタ１８を初期値化している。このアンプ・ダウン・
カウンタ１８の初期値化、すなわちスロットル１５とア
ップ・ダウン・カウンタ１８との関連付けがなされた後
、一定時間経過後には、第６図で説明した自動制御系の
ＰＷＭ回路部８からのＰＷＭ信号と該アップ・ダウン・
カウンタ１８の内容、すなわちカウント値とがモータ１
１にそれぞれ入力される。そしてＰＷＭ信号とアップ・
ダうン・カウンタ１８のカウント値との誤差分が算出さ
れ、該誤差分が零となるまでモータ１１を回転させ、該
誤差分が丁度零となるスロットル１５の開閉位置でモー
タ１１の回転が停止する。この様にして原動機の回転数
が一定になるようにスロットル１５の開閉位置が制御さ
れる。

第５図は正の数だけをカウントするカウンタで構成され
たアクチェータの他の実施例構成を示している。符号１
１ないし１７は第１図のものに対応し、２８はカウンタ
、２９はオア回路を表わしている。

該カウンタ２８は正の数だけをカウントすることができ
るが、負の数をカウントすることができないカウンタで
ある。

この様な正の数だけをカウントすることができるカウン
タ２８を用いる場合には、ロークリ・エンコーダ１４か
ら出力されるＺ相信号の出力位置。

すなわちＺ相ポイントが、第３図（ＩＩ）図示の如く、
電源投入前にスロットル１５が停止している位置より、
スロットルの閉側にあるように予め調整しておかれる。

従って、原動機の始動前においては、？１４源投入前に
スプリング１２によりスロットル１５が駆動され、第３
図（ＩＩ）図示のスロットル位置で停止している。この
ときカウンタ２８の内容は不定である。電源が投入され
ると、オア回路２９からカウンタ２８をリセットする信
号が出力され、カウンタ２８は零にリセットされる０図
示されていない手段でスロットル１５を閉じる方向に回
転させると、ロークリ・エンコーダ１４から該スロット
ル１５が回転していることを指示するＡ相、Ｂ相の各信
号が方向弁別器１７へ向けて出力される。

該方向弁別器１７は、スロットル１５が閉じる方向に回
転している信号、すなわちカウンタ２８のカウント値を
減らすパルスをカウンタ２８へ出力する。従ってカウン
タ２８はアップ・フローを生じる。このとき該カウンタ
２８からオア回路２９ヘアンダ・フロー信号が直に出力
され、該アップ・フロー信号でカウンタ２８自身が再び
零にリセットされる。それ故、カウンタ２８のアップ・
フローに基づいてスロットル１５の開側への制御１　ｉ
Ｊ＋作が抑制される。さらに図示されていない手段で。

スロットル１５を閉じる方向に回転させることを繰り返
すと、第３図（ＴＩ）に示された一点鎖線のスロットル
１５の最小の動作限界に到達するが。

この−点鎖線で示されるスロットル１５の最小の動作限
界よりさらに少し下ったスロットル位置で。

上記のスロットル１５を閉じる方向の回転を中止する。

このスロ７）ル１５を閉じる方向の回転を中止した時点
でのカウンタ２８の内容は、オア回路２９からのリセッ
ト信号により零にリセットされているので、モータ１１
は該カウンタ２８の内容からスロットル１５が閉じてい
るものと判断し。

スロットル１５を開かせようとする。従ってスロットル
１５はＺ相ポイントを通過し、その通過時点でロータリ
・エンコーダ１４からＺ相信号が出力される。ロークリ
・エンコーダ１４から該Ｚ相信号が出力されたとき、カ
ウンタ２８はブリセント値Ｎがプリセントされるように
なっており、カウンタ２８は初期値化される。従ってス
ロットル１５の開閉位置とカウンタ２８の内容とが関連
付けられる。

このようにして、スロットル１５の開閉位置とカウンタ
２８の内容とが関連付けられた後、一定時間経過後は、
第１図の場合と同様に、第６図で説明した自動制御系の
ＰＷＭ信号と該カウンタ２８の内容とから、原動機の回
転数が一定となるように自動制御される。

言うまでもなく、定常回転においては、スロットル１５
の最小動作位置は第３図（ＩＩ）の−点鎖線で示された
所までであるので、カウンタ２８がアップ・フローを生
じることはない。また、カウンタ２８のカウント数の大
きなものを使用しておけばオーバ・フローについても、
何んら考慮する必要性はない。

（発明の効果） 以上説明した如く２本発明によれば、ロークリ・エンコ
ーダとカウンタとでスロットルの開閉位置の制御ができ
、従って応答性の良いスロットル制御を行うことができ
る。そして原動機は定速回転の回転制御がなされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転制御装置のアクチェータの一
実施例構成、第２図はスプリングが取イ」けられたモー
タ部分の斜視図、第３図（１）、　（Ｉｔ）はカウンタ
を初期値化させる信号出力の関係位置説明図、第４図＜
１＞、　（ＩＩ）はロークリ・エンコーダの構成とその
出力波形図、第５図は正の数だけをカウントするカウン
タで構成されたアクチェータの他の実施例構成、第６図
は本発明に係る回転制御装置のアクチェータが使用され
ている発動発電機装置の一実施例構成を示している。 図中、１は発動発電機、２は回転数検出回路。 ３は電圧検出回路、４はフェール・セーフ回路。 ５はゲイン自動調整回路、６はＰＩＤ調整器、７は増幅
器、８はＰＷＭ回路部、９はアクチェータ。 １０は電源装置、１１はモータ、１２はスプリング、１
３はシャフト　１４はロータリ・エンコーダ、１５はス
ロットル、１６は管、１７は方向弁別器、１８はアップ
・ダウン・カウンタ、２２は回転スリット板、２３は固
定スリット板、２４は発光ダイオード、２５−１ないし
２５−３はフォト・センサ、２６−１ないし２６−３は
波形整形回路、２７−１ないし２７−３は増幅器、２８
はカウンタ、２９はオア回路を表わしている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ガバナ制御装置を備え、原動機の定速回転制御が行わ
   れる発動発電機装置において、ガバナ制御装置に、原動
   機の回転数を電圧と回転数とでそれぞれ検出する電圧検
   出回路及び回転数検出回路と、該電圧検出回路又は回転
   数検出回路のいずれか一方の検出信号を優先させ回転数
   検出信号とするフェール・セーフ回路と、原動機の負荷
   の重さを検出し、その重さに応じて制御系のゲインを変
   えさせるゲイン自動調整回路と、該ゲイン自動調整回路
   から得られた出力を基にＰＩＤ制御の制御信号を作成す
   るＰＩＤ調整器と、該ＰＩＤ調整器の出力をパルス幅の
   制御信号に変換するＰＷＭ回路部と、該ＰＷＭ回路部が
   出力するＰＷＭ信号に応じて原動機の回転制御を行うア
   クチェータと、上記各回路部へ正負の２極性電源を供給
   する電源装置とを備え、さらに上記アクチェータには、
   電源投入前にスロットルを開状態に固定保持する初期ス
   ロットル位置保持手段と、スロットルの開閉動作を検出
   するエンコーダと、該エンコーダの出力を受けスロット
   ルの開閉位置を指示するカウンタと、電源投入時該カウ
   ンタの内容とスロットルの開閉位置とを関連付けるため
   カウンタを初期値化する初期値化手段と、該カウンタの
   内容を基にスロットルを駆動制御するモータとを備えた
   ことを特徴とする回転制御装置。