JPH02151293A

JPH02151293A - トルク変動抑制制御方法

Info

Publication number: JPH02151293A
Application number: JP30361588A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kusumoto; 敏楠本
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1990-06-11

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〕この発明は、電動機で駆動している負荷を、トルク一定
制御で運転中に、外乱により生じるトルク変動を抑制す
る制御ｒＱ方法に関する。

〔従来の技術〕

第４図は負荷の速度とトルクを別個の電動機で制御する
場合を簡略化して示した構成図である。

この第４図において、負荷２には第１電動機ｌＯと第２
電動機２０　とが結合されていて、第１電動機１０が負
荷２の速度を制御し、第２電動機２０が負荷２のトルク
を制御する。

ここで第１電動機１０の速度がＮ１であり、第２電動機
２０の速度がＮ２で運転すると、負荷２の第１電動機側
の回転角位置θ１　と、第２電動機側の回転角位置θ８
ならびに負荷２のねじり剛性にθとにより、下記の（１
）式に示す負荷トルクＴＬを発生する。

Ｔ、−にθ　（θ１−０２）　　　　　　・−（１）こ
の負荷トルクＴＬをトルク検出器２５で検出し、別途に
設定しているトルク指令値に一致させるべく、トルク制
御ループによる制御を行う。

第５図は第４図に示す構成における制御の従来例を示し
た制御ブロック図である。

この第５図において、速度設定器１１が設定する第１電
動機１０の速度指令（Ｉ　Ｎ　”　と、フィードバック
されてくる第１電動ＩＩ　１０の速度検出値Ｎ１との偏
差を、比例積分演算器で構成した速度調節器１２に入力
することで、この速度調節器！２から、入力偏差を零に
する第１電動機発生トルク信号を取出す、この第１電動
機発生トルクと負荷トルクＴＬとの和を、積分器で構成
した速度演算器１３に入力して第１電動機速度信号Ｎ、
を得、さらにこの速度信号Ｎ、を、積分器で構成した位
置演算器１４に入力して、第１Ｔ４動機１０の回転角位
置θ、を演算する。

一方、トルク設定器２１で第２を動機２０のトルク指令
値Ｔ０を設定し、トルク検出器２５が出力するトルク検
出値Ｔとこのトルク指令値Ｔ９との偏差を、比例積分演
算器で構成したトルク調節器２２に入力し、このトルク
調節器２２から、入力偏差を零にする第２電動機発生ト
ルク信号を取出す、そこでこの第２電動機発生トルクと
、前述した負荷トルクＴＬとの差を、積分器で構成した
速度演算器２３に入力して第２電動機速度信号Ｎ２を得
、さらにこの速度信号Ｎ８を、積分器で構成した位置演
算器２４に入力して、第２電動機２０の回転角位置θ２
を演算する。

このようにして求めた両電動機の回転角位置θ、と０２
との差分に、負荷２のねじり剛性にθを乗することで、
（１）式に示すように負荷トルクＴｔを得るのであるが
、この負荷トルクＴＬをトルク検出器２５に入力して、
Ｔなるトルク検出値を取出し、前述したトルク調節器２
２に入力する。

〔発明が解決しようとする課題〕

第４図に示すように、負荷２は第１電動機１０と、カッ
プリングを介して結合しており、第２電動機２０　とも
カップリングを介して結合している。

それ故、これらのカップリングにバックラッシュが存在
すると、トルク検出器２５が出力する信号には、このバ
ックラッシュに起因するノイズが含まれることになる。

またこのバックラッシュ以外にも、負荷２を駆動する際
のトルク変動要因となる各種の外乱が与えられるので、
トルク検出器２５の出力信号には、この外乱に起因する
ノイズも含有している。

そこでこのトルク検出器２５には、ノイズを除去するた
めに大きな時定数（数ｌθ〜数１００ミリ秒）を有する
１次遅れフィルタを備えることになる。

第５図に示すトルク検出器２５の枠内に１次遅れの伝達
関数を記入しているのは、そのためである。

第４図に示す構成で、トルク駆動系の共振周波数をω。

とすると、このω。は下記の（２）式で求めることがで
きる。ただしＪＬは負荷２の慣性モーメント、Ｊ２は第
２１動機２０の慣性モーメントであり、Ｋθは負荷２の
ねじり剛性である。

前述のように、トルク検出器２５には時定数が大なる１
次遅れフィルタを備えているので、共振周波数ω、の値
によっては、トルク検出器２５が出力するトルク検出値
Ｔが、実際の値よりも大きく減衰し、位相も大幅にずれ
てしまうことがある。

この場合、トルク調節器２２による調節範囲を逸脱し、
無制御状態になったり、あるいはトルク変動を助長させ
る方向に動作するなど、大きな不都合を生じることがあ
る。

このような不都合に対処する手段は、共振周波数ω・の
値を低下させる程度のものしかなく、そのために第２電
動１１２０の慣性モーメン）Ｊｚを大きくする。具体的
には、慣性モーメントが大なるはずみ車を取付けること
であり、そのために装置が大形になり、重量も増大し、
かつ制御応答性が悪化するなど、各種の不都合を生じて
いる。

そこでこの発明の目的は、トルク検出器に大きな時定数
のフィルタがある場合でも、機械系に慣性モーメントが
大なるはずみ車を追加することなく、トルク変動を制御
系で抑制しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、この発明のトルク変動抑
制制御方法は、速度制御ループを備えた第１電動機で負
荷の速度を制御し、かつこの負荷のトルクを、トルク制
御ループを備えた第２電動機で制御する運転方法におい
て、前記トルク制御ループが出力する第２１動機発生ト
ルク信号と、前記負荷のトルク信号との差分の積分演算
で得られる当該第２１ｆｔ動機の速度信号を不完全微分
回路に入力し、この不完全微分回路が出力するトルク変
動分を、前記トルク制御ループ出力信号に補正信号とし
てフィー−バックするものとする。

〔作用〕

この発明は、トルク駆動系の共振により、負荷トルクが
変動した場合には、第２電動４１１２０の速度Ｎ富が、
当該第２電動機発生トルクと負荷トルクとの差分のトル
クで変動することに着目したものであって、この速度変
動成分のみを不完全微分回路により分離し、この不完全
微分回路の出力を、トルク制御ループの出力に補正信号
として加算することで、この第２Ｔ４動機の速度が一定
するようにし、その結果として回転角位置θ２の変動を
抑制する。従って共振によるトルク変動も抑制できるこ
とになる。

〔実施例］第１図は本発明の実施例をあられした制御ブロック図で
ある。

この第１図は、第５図で既述の従来例回路と同様に、第
４図に示す構成図の制御をあられしたものである。従う
て、この第１図に図示の負荷２、第１電動機制御用の速
度設定器１１　、速度調節器１２　、速度演算器１３、
位置演算器１４、および第２電動機制御用のトルク設定
器２１トルク調節器２２、速度演算器２３、位置演算器
２４　とトルク検出器２５とは、その名称・用途・機能
が第５図で既述のものと同じであるから、これらの説明
は省略する。

本発明においては、第２電動機用の速度演算器２３が出
力するＮ２なる速度信号を、不完全微分演算回路で構成
した変動抑制回路３０に入力して、速度信号Ｎ、の変動
成分を分離する。その結果として、この変動抑制回路か
ら出力するトルク変動分ΔＴを、トルク調節器２２が出
力する電動機発生トルクに、逆極性で加算している。そ
の結果、第２電動機２０の速度Ｎ８を一定ならしめるの
で、回転角位置θ３の変動を抑制できる。かくして機械
系の共振に起因するトルク変動が抑制できる。

第２図は第１図に示す実施例回路に使用の変動抑制回路
の構成の一例を示した回路図である。

この第２図に示すように、変動抑制回路３０は、２個の
演算増幅器３１　と３２をカスケード接続し、さらにＣ
なる静電容量のコンデンサ３３と、抵抗値がＲなる５個
の抵抗器３４　と、抵抗値が２Ｒなる抵抗器３５　と、
ゲインＫを設定する可変抵抗器３６を図示のように接続
することで構成している。

このような回路構成にすることで、変動抑制回路３０の
伝達関数は下記の（３）式となる。

ただしＴは時定数であって、Ｔ＝Ｒ−Ｃ／２であられさ
れる。

第３図は本発明の応用例を示した構成図である。

負荷の速度とトルクとを別個の電動機で制御する場合に
、本発明によれば、機械系の共振によるトルク変動を、
トルク制御を行う電動機の制御１回路で抑制することが
できるので、この第３図に示すように、ｎ台の負荷５１
．５２．５３の速度制御は、これらに共通の速度電動機
４０で行い、各負荷５１、５２．５３のトルク制御は、
それぞれ別個に設置した１号〜ｎ号電動ＩＩ　４１．４
２．４３　と、１号〜ｎ号トルク検出器６１．６２．６
３とで行うことができる。この場合、各負荷のねじり剛
性が相互に異なった値であれば、共振周波数も夫々異な
る値となるが、本発明を適用すれば、相互にトルク干渉
を生じることなく、安定に運転できる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、負荷の速度とトルクとを別個の電動
機で制御する際に、外乱などによりトルク変動を生じる
場合、トルク制御系の速度変動分を不完全微分回路で検
出し、その演算結果をトルク制御ループの出力に補正信
号として与えることで、速度変動の抑制、ひいてはトル
ク変動を抑制することができるので、共振周波数値を低
くするために、慣性モーメントの大なるはずみ車を電動
機に取付けるような無駄、を排除できる大きな効果を得
る。さらに、多数のねじり剛性の異なる負荷のトルクを
、それぞれ別個の電動機で制御し、速度は各負荷に共通
の電動機で制御するような場合でも、負荷相互間にトル
ク干渉を生じることなく安定に運転できる効果も得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例をあら力した制御ブロック図、
第２図は第１図に示す実施例回路に使用の変動抑１ｔｉ
１１回路の構成の一例を示した回路図、第３図は本発明
の応用例を示した構成図であり、第４図は負荷の速度と
トルクを別個の電動機で制御する場合を簡略化して示し
た構成図、第５図は第４図に示す構成における制御の従
来例を示した制御ブロック図である。２・・・負荷、１０・・・第１電動機、１１・・・速度
設定器、１２・・・速度！１１節器、１３．２３・・・
速度演算器、１４．２４・・・位置演算器、２０・・・
第２電動機、２１・・・トルク設定器、２２・・・トル
ク調節器、２５・・・トルク検出器、３０・・・変動図

Claims

【特許請求の範囲】

１）速度制御ループを備えた第１電動機で負荷の速度を
制御し、かつこの負荷のトルクを、トルク制御ループを
備えた第２電動機で制御する運転方法において、前記ト
ルク制御ループが出力する第２電動機発生トルク信号と
、前記負荷のトルク信号との差分の積分演算で得られる
当該第２電動機の速度信号を不完全微分回路に入力し、
この不完全微分回路が出力するトルク変動分を、前記ト
ルク制御ループ出力信号に補正信号としてフィードバッ
クすることを特徴とするトルク変動抑制制御方法。