JPH02290178A - 電動機の速度制御装置 - 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］ この発明は、例えば鉄鋼プラントにおける圧延ローラ、
製紙プラントにおける抄紙機、電動式産業用ロボットの
アームのような負荷機械を駆動する電動機（直流電動機
、誘導電動機、同期電動機等）の速度制御装置に関する
ものである．特に、電動機、トルク伝達機楕及び負荷機
械からなる機械系を純粋な１つの積分要素として近似し
た《機械系モデル》を付加して、トルク伝達機横の剛性
が低い場合や、トルク伝達機構にがたのあるギアが使用
される場合でも、応答周波数を高くすることができ、か
つ高い安定性を実現することができる電動機の速度制御
装置に関するものである． ［従来の技術］ 従来例の楕成を第６図、第７図、第８図及び第９図を讐
照しながら説明する． 第６図，第７図，第８図及び第９図は、例えば特願昭６
３−２９４６８４号に示された従来の電動機の速度制御
装置、第１の制御回路、第２の制御回路及び第３の制御
回路を示すブロック図である．第６図において、従来の
電動機の速度制御装置は、速度基準信号発生回路（１）
一と、この速度基準信号発生回路（１）に接続された第
１の制御回路《２》と、速度基準信号発生回路（１）に
接続された第２の制御回路（３）と、この第２の制御回
路（３》に入力側及び出力側が接続され積分器からなる
機械系モデル《４》と、第１の制御回路（２）及び第２
の制御回路《３》に接続された第３の制御回路（５）と
、この第３の制御回路（５）に接続された電力変換回路
（６》と、この電力変換回路《６》に接続された直流電
動機（７）と、この直流電動機（７）に連結されたトル
ク伝達機構（８）と、このトルク伝達機＃（８）に連結
された負荷機械（９》と、直流電動機（７）に入力側が
接続されかつ第１の制御回路《２》に出力側が接続され
た速度検出器（１０）とから構成されている． 第７図において、第１の制御回路《２》は、通常、ＰＩ
型の制御回路と呼ばれ、速度基準信号発生回路〈１》に
接続された入力端子（２１》と、速度検出器（１０）に
接続された入力端子《２２》と、これらの入力端子《２
１》及び（２２）に接続された減算器ク２３》と、この
減算器＜２３）に接続された積分器《２４》と、減算器
（２３）に接続された係数器〈２５》と、積分器（２４
》及び係数器（２５）に接続された加算器（２６）と、
この加算器（２６）に接続された制限回路《２７》と、
この制限回路（２７》に接続された出力端子（２８）と
から構成されている． 第８図において、第２の制御回路《３》は、通常、ＩＰ
型の制御回路と呼ばれ、速度基準信号発生回路（１》に
接続された入力端子《３１》と、機械系モデル《４》の
出力側に接続された入力端子《３２》と、これらの入力
端子《３ｌ》及び（３２）に接続された減算器（３３）
と、この減算器（３３）に接続された積分器（３４〉と
、入力端子《３２》に接続された係数器（３５）と、積
分器（３４）及び係数器（３５）に接続された減算器（
３６）と、この減算器（３６）Ｇ：接続された制限回路
（３７）と、この制限回路（３７）に接続された出力端
子（３８）とから構成されている． 第９図において、第３の制御回路（５）は、第１の制御
回路《２）に接続された入力端子（５０ｍ）と、第２の
制御回路（３）に接続された入力端子（５０ｂ）と、因
示しない電流検出器に接続された入力端子（５０ｃ）と
、入力端子（５０ｍ）及び（５０ｂ）に接続された加算
器（５ｌ）と、この加算器（５１）ｅ接続された制限回
路《５２）と、この制限回路《５２》に接続された係数
器（５３）と、この係数器（５３）及び入力端子（５０
ｅ）に接続された減算器＜５４》と、この減算器（５４
）に接続された積分器（５５》と、減算器《５４》に接
続された係数器（５Ｂ）と、積分器（５５）及び係数器
（５Ｂ）に接続された加算器（５７）と、この加算器《
５フ》に接続されたＰＷＭ回路（５８）と、このＰＷＭ
回路（５８》に接続された出力端子（５９）とから槽或
されている．つぎに、上述した従来例の動作を説明する
．まず、第１の制御回路（２》は、第１の基準トルクτ
１を速度基準信号発生回路（１》からの基準速度ω輸１
と、速度検出器（１０）からの実速度ω論とに基づいて
発生する． すなわち、第７図で示すように、基準速度ωｓ１と実速
度ω鋤との速度偏差Δω一，に基づいて、第１の基準ト
ルクで，が発生される．なお、第１の制御回路《２》は
、ギアの接触、非接触といった機械系の状態の変化によ
らず速度制御系の安定性が保たれるように、実際には制
御ゲインの値を下げて設計される． 第２の制御回路（３）は、第２の基準トルクτ，を速度
基準信号発生回路（１）からの基準速度ω−１と、機械
系モデル（４）からのモデル速度ωＩＩｍｓとに基づい
て発生する． すなわち、第８図で示すように、基準速度ω輸１とモデ
ル速度ω輪錦との速度偏差Δω１に基づいて、第２の基
準トルクτ，が発生される．一方、機械系モデル《４）
は、１つの積分器で槓成されており、その積分器は直流
電動機（７》、トルク伝達機構（８）及び負荷機械（９
》の慣性モーメントの総和が換算された時定数を有する
．そこで、第２の制御回路（３｝を基準速度ω醜１の変
化に対するモデル速度ω醜′″８の応答が仕様を満足す
るように設計すると、第２の基準トルクτ２は、ＩＩＭ
系を剛性が無限大の１つのマスとみなしたときに、直流
電動機（７）が発生すべきトルクとなる．第３の制御回
路（５）は、制御信号であるＯＮ／ＯＦＦ信号を第１の
基準トルクτ，と、第２の基準トルクで２とに基づいて
発生する． すなわち、第９図で示すように、第１の基準トルクで１
と、第２の基準トルクτ２との和である最終基準トルク
τ鋤に直流電動機（７）の発生トルクが追随するように
、電力変換回路（６）を動作させるＯＮ／ＯＦＦ信号が
発生される． この結果、基準速度ω−１の変化に対し、仕様を満足す
るような応答周波数をもった速度制御系が得られる．こ
のとき、第２の基準トルクτ，は速度検出器《１０）か
らの実速度ω一によって変化しないので、機械系の状態
の変化によらず速度制御の安定性が保たれる． ［発明が解決しようとする課題］ 上述したような従来の電動機の速度制御装置では、負荷
トルクが変動するような場合、第２の基準トルクは負荷
トルクが変動しても変化しないので、負荷トルクの変動
に対する速度制御系の応答性は第１の制御回路によって
決まってしまう．ところが、第１の制御回路は安定性の
問題から制御ゲインを下げて設計されるので、負荷トル
クの変動に対しては、応答周波数を高くすることが困難
であるという問題点があった． また、電動式産業用ロボットのように負荷機械であるア
ームの慣性モーメントがアームの位置によって大きく変
化する場合、機械系モデルの積分時定数が一定であるの
で、基準速度の変化に対してもアームの位置によって速
度制御系の応答が変化してしまうという問題点があった
． この発明は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、負荷トルクが変動するような場合でも応答周波
数を高くすることができ、また負荷機械の慣性モーメン
トが変化するような場合でも速度制御系の応答を一定に
保つことができる電動機の速度制御装置を得ることを目
的とする．［課題を解決するための手段］ この発明に係る電動機の速度制御装置は、以下に述べる
ような手段を備えたものである．請求項（１）の発明は
、つぎの手段から構成されている． （ｉ》．電動機、トルク伝達機構及び負荷機械を１つの
積分要素として近似し第２の基準トルク及び補正トルク
に基づいてモデル速度を出力する機械系モデル． （ｉｉ＞．上記電動機の基準速度及び実速度に基づいて
第１の基準トルクを出力する第１の制御回路．（ｉｉ＞
．上記基準速度及びモデル速度に基づいて上記第゜２の
基準トルクを出力する第２の制御回路．（１▼）．上記
実速度及びモデル速度に基づいて上記補正トルクを出力
する補正トルク演算回路．（Ｖ）．上記第１の基準トル
ク及び第２の基準トルクに基づいて上記電動機のトルク
を制御する制御手段． 請求項（２）の発明は、つぎの手段から構成されている
． （ｉ》，電動機５トルク伝達機構及び負荷機械を１つの
積分要素として近似し基準トルク及び補正トルクに基づ
いてモデル速度を出力する機械系モデル． （ｉｉ）．上記電動機の基準速度及びモデル速度に基づ
いて上記基準トルクを出力する制御回路．（ｉｉ）．上
記実速度及びモデル速度に基づいて上記補正トルクを出
力する補正トルク演算回路．《ｉ▼》．上記基準トルク
に基づいて上記電動機のトルクを制御する制御手段． ［作用］ 請求項《１》の発明においては、機械系モデルによって
、電動機、トルク伝達機構及び負荷機械が１つの積分要
素として近似され、第２の基準トルク及び補正トルクに
基づいてモデル速度が出力される． また、第１の制御回路によって、上記電動機の基準速度
及び実速度に基づいて第１の基準トルクが出力される． さらに、第２の制御回路によって、上記基準速度及びモ
デル速度に基づいて上記第２の基準トルクが出力される
． さらにまた、補正トルク演算回路によって、上記実速度
及びモデル速度に基づいて上記補正トルクが出力される
． そして、制御手段によって、上記第１の基準トルク及び
第２の基準トルクに基づいて上記電動機のトルクが制御
される． 請求項（２）の発明においては、機械系モデルによって
、電動機、トルク伝達機構及び負荷機械が１つの積分要
素として近似され、基準トルク及び補正トルクに基づい
てモデル速度が出力される．また、制御回路によって、
上記電動機の基準速度及びモデル速度に基づいて上記基
準トルクが出力される． さらに、補正トルク演算回路によって、上記実速度及び
モデル速度に基づいて上記補正トルクが出力される． そして、制御手段によって、上記基準トルクに基づいて
上記電動機のトルクが制御される．［実施例］ 請求項《１》及び（２》の発明の実施例として、３つの
実施例について説明する．すなわ″元、直流電動機用の
実施例（請求項《１》の発明）、誘導電動機用の実施例
（請求項（２゜）の発明）と同期電動機用の実施例（請
求項《２》の発明）である．最初に、請求項（１）の発
明の実施例の構成を第１図及び第２図を参照しながら説
明する．第１図は、請求項｛１》の発明の実施例を示す
ブロック図であり、速度基準信号発生回路（１）〜速度
検出器《１０｝は上記従来装置のものと全く同一である
． 第１図において、請求項（１）の発明の実施例は、上述
した従来装置のものと全く同一のものと、機械系モデル
（４）及び速度検出器（１０）に接続された補正トルク
演算回路（１ｌ）と、この補正トルク演算回路（１１）
及び第２の制御回路（３》に入力側が接続されかつ機械
系モデル（４）に出力側が接続された減算器《１２》と
から構成されている．ところで、請求項《１》の発明の
制御手段は、上述した実施例では、第３の制御回路（５
）と、電力変攪回路（６）とから構成されている．第２
図は、請求項（１）の発明の実施例の補正トルク演算回
路（１１）の詳細な構成を示すブロック図である． 第２図において、補正トルク演算回路《１１）は，機械
系モデル《４）に接続された入力端子（１１１）と、速
度検出器（１０）に接続された入力端子（１１２）と、
入力端子（１１１）及び（１１２）に接続された減算器
（ｔ１３）と、この減算器（１１３）に接続された積分
器（１１４）と、減算器（ｌ１３）に接続された係数器
（１１５）と、積分器（１１４）及び係数器（１１５）
に接続された加算器（１１８）と、この加算器（１１６
）に人力側が接続されかつ減算器（ｌ２）に出力側が接
続された出力端子（１１７）とから構成されている． つぎに、上述した請求項（１）の発明の実施例の動作を
説明する． まず、第１の制御回路（２）は、第１の基準トルクτ，
を速度基準信号発生回路（１）からの基準速度ω−１と
、速度検出器（１０）からの実速度ω一との速度偏差Δ
ω論．に基づいて発生する．なお、第１の制御回路（２
）は、ギアの接触、非接触といった機械系の状態の変化
によらず速度制御系の安定性が保たれるように、実際に
は制御ゲインの値を下げて設計される． 第・２の制御回路（３）は，第２の基準トルクτ２を速
度基準信号発生回路《１》からの基準速度ωｅと、機械
系モデル（４）からのモデル速度ω輪＊＊との速度偏差
Δωｍ＋２に基づいて発生する．そして、基準速度ωｅ
に対するモデル速度ω醜１の伝達関数は、 ωＩＩＩ′＊／ω一”　　＝Ｋｉ／（Ｊ　　Ｓ”＋’Ｋ
ｐ　　Ｓ＋Ｋｉ）・・・　■式 と表せる．ここで、Ｊは、直流電動機《７》、トルク伝
達機構（８）及び負荷機械（９）のそれぞれの慣性モー
メントを全て合計した機械系モデル（４）の慣性モーメ
ントである． したがって、ゲインＫｐ，Ｋｉの値を調節することによ
り、仕様を満足するような応答特性をもったモデル速度
ω曽ｘ″の制御が可能である．このときに得られる第２
の基準トルクで２は、トルク伝達機構（８）の剛性が充
分高くかつギアのガタを無視した場合において、仕様を
満足する応答特性で負荷機械（９）を速度制御するのに
必要なトルクの基準値である． 補正トルク演算回路（１１）は、補正トルクτｔを速度
検出器（１０）からの実速度ω輪と、機械系モデル（４
）からのモデル速度ωＳ“との速度偏差Δω論，に基づ
いて発生する． すなわち、第２図で示すように、実速度ω一とモデル速
度ω一〇との速度偏差Δω一，が、減算器（１１３）に
よって求められ、積分器（１１４）及び係数器（１１５
）に供給される．そして、積分器（１１４）及び係数器
（１１５）の出力が加算された補正トルクτｔが、加算
器（１１６）によって求められる．ここで、補正トルク
演算回路（１１）の具体的な作用について説明する． 電動式産業用ロボットのように負荷機械（９》であるア
ームの慣性モーメントがアームの位置によって変化する
場合、機械系モデル（４）の慣性モーメントＪが実際の
機械系の慣性モーメントに一致しなくなるので、実速度
ω鵬とモデル速度ω−１′″との間に速度偏差Δω輪，
が生じる．例えば、機械系モデル（４）の慣性モーメン
トＪが、実際の機械系の慣性モーメントより小さい場合
は、実速度ω一の応答がモデル速度ω階“に対して遅れ
るので、速度偏差Δω鴎，の極性は正となる．したがっ
て、補正トルクτｔの極性も正となるが、機械系モデル
（４）に入力されるトルクτ２′は、減算器（１２）に
よってτ２−τｔ＝τ２８となるため、第２の基準トル
クτ２より小さくなる．この結果、モデル速度ω鋤ＩＩ
Ｉ１の応答が遅くなり、実速度ω一の応答に追随するよ
うになる． 一方、機械系モデル（４）の慣性モーメントＪが、実際
の機械系の慣性モーメントより大きい場合は、実速度ω
閤の応答がモデル速度ωｍ　ｌ１１１の応答より速いが
、補正トルクτｔの極性が負となるので、機械系モデル
《４》に入力されるトルクτげは、第２の基準トルクτ
２より大きくなる．この結果、モデル速度ω一１の応答
が速くなり、実速度ω一の応答に追随するようになる． また、負荷トルクの変動が発生した場合、上述した従来
の電動機の速度制御装置では、速度基準信号発生回路（
１》から出力される基準速度ω−８が変化しない限り、
モデル速度ω輸■が変化しないので、第２の基準トルク
τ，も変化しなかった．しかしながら、上述した実施例
では、負荷トルクが変動して実速度ω一が基準速度ω一
〇より低下すると、速度偏差Δω輸，の極性が正となる
ので、補正トルクτｔの極性も正となる．したがって、
機械系モデル（４）に入力されるトルクτｔは、第２の
基準トルクτ２より小さくなるので、モデル速度ω−５
が低下する．その結果、第２の制御回路（３）によって
、モデル速度ω−１を基準速度ω曽８に一致させるよう
に、極性が正の第２の基準トルクτ，が出力される． そして、直流電動機（７》の発生トルクは、第３の制御
回路（５）によって、この第２の基準トルクτ２と第１
の基準トルクで１とが加算された最終基，準トルクτ一
に追随するように制御されるので、実速度ω論も基準速
度ω−８に一致するように制御される． 以上のように、負荷機械の慣性モーメントや負荷トルク
が変化するような場合でも、補正トルク演算回路（１ｌ
）によって、モデル速度ω輸錦がこれらの変化に応じて
変化し、さらにこのモデル速度ω一〇の変化を抑えるよ
うに第２の制御回路（３｝が動作する． なお、第２図で示す積分器（１１４）は、実速度ω―と
モデル速度ω−８ｇとの定常偏差をなくすために用いら
れている． 第３の制御回路（５）は、第１の基準トルクτと、第２
の基準トルクτ２とを加算した最終基準トルクτ一に、
直流電動機（７）の発生トルクが追随するように、電力
変換回路（６）を動作さ・せるＯＮ／ＯＦＦ信号を発生
する． 第２番目に、請求項（２）の発明の実施例の構成を第３
図及び第４図を参照しながら説明する．第３図は、請求
項（２）の発明の実施例体を示すブロック図であり、速
度基準信号発生回路（１）、第２の制御回路（３）、機
械系モデル（４）、電力変換回路（６）、トルク伝達機
ｆｌｕ（８）〜減算器（ｌ２）は上記第１図で示した請
求項（１）の発明の実施例のものと全く同一である． 第３図において、請求項（２）の発明の実施例は、上述
した請求項（１）の発明の実施例のものと全く同一のも
のと、第２の制御回路《３）に入力側が接続されかつ電
力変換回路〈６）に出力側が接続された第４の制御回路
（１３）と、電力変換回路（６）に入力側が接続され速
度検出器（１０）に出力側が接続されかつトルク伝達機
構（８）に連結された誘導電動機（７＾）とから構成さ
れている． ところで、請求項（２）の発明の制御回路は、上述した
実施例では、速度基準信号発生回路《１》と、第２の制
御回路《３》とから構成され、制御手段は、第４の制御
回路（！３）と、電力変換回路（６）とから構成されて
いる． 第４図は、請求項（２）の発明の実施例の第４の制御回
路《１３）を示すブロック図である．第４図において、
第４の制御回路《１３》は、第２の制御回路《３》に接
続された入力端子（１３１）と、レベル設定器《図示し
ない》に接続された入力端子（１３２）と、速度検出器
（１０）に接続された入力端子（１３３）と、電流検出
器（図示しない）に接続された入力端子（１３４）及び
（１３５）と、入力端子（１３２）に接続された係数器
（１３６）と、入力端子（１３１）及び係数器（１３６
）に接続された除算器（１３７）と、入力端子（１３２
）に接続された係数器（１３８）と、入力端子（１３２
）に接続された係数器（１３９）と、除算器（１３７）
及び係数器（１３９）に接続された除算器（１４０）と
、この除算器（１４０）及び入力端子（１３３）に接続
された加算器（１４１）と、この加算器（１４１）に接
続されたＶ／Ｆコンバータ（１４２）と、この■／Ｆコ
ンバータ（１４２）に接続されたカウンタ（１４３）と
、このカウンタ（１４３）に接続されたＲ　Ｏ　Ｍ　（
１４４）と、除算器（１３７）及びＲ　Ｏ　Ｍ　（１４
４）に接続され乗算機能を備えたＤ／Ａコンバータ（１
４５）と、係数器（１３８）及びＲ　Ｏ　Ｍ　（１４４
）に接続され乗算機能を備えたＤ／Ａコンバータ（１４
６）と、除算器（１３７）及びＲＯ　Ｍ　（１４４）に
接続され乗算機能を備えたＤ／Ａコンバータ（１４フ）
と、係数器（ｔａＳ）及びＲ　Ｏ　Ｍ　（１４４）に接
続され乗算機能を備えたＤ／Ａコンバータ（１４８）と
、 Ｄ／Ａコンバータ（１４５＞及び（１４６）に接続され
た減算器（１４９）と、Ｄ／Ａコンバータ（１４７）及
び（１４８）に接続された減算器（１５０）と、減算器
（１４９）及び入力端子（１３４）に接続された減算器
（１５１）と、減算器（１５０）及び入力端子（１３５
）に接続された減算器（１５２）と、減算器（１４９）
及び（１５０）に接続された加算器（１５３）と、入力
端子（１３４）及び（１３５）に接続された加算器（１
５４）と、加算器（１　５′３　）及び（１５４）に接
続された減算器（１５５）と、 減算器（１５１）に接続された増幅器（１５Ｂ）と、減
算器（１５２）に接続された増幅器（１５７）と、減算
器（１５５）に接続された増幅器（１５８）と、増幅器
（１５６）、（１５７）及び・（１５８）に接続された
ＰＷＭ回路（１５９）と、このＰＷＭ回路（１５９）に
接続された出力端子（１６０）とから構成されている． ここで、誘導電動機（７＾）のベクトル制御について簡
単に説明する．周知のように、ベクトル制御は、誘導電
動機《７＾》の発生トルクと、２次磁束Φ，とを独立に
制御することができる．そこで、２次磁束Φ鵞を一定に
制御する場合には、ベクトル制御は、誘導電動機（フ＾
）に供給される１次電流ｉｕｓ，　ｉｖｓ及びｉｗｓが
それぞれの基準１次電流ｉｕｓ”ｉｖｓ”及びｉｗ？に
追随するように制御される．すなわち、 ｉｕｓ”　＝　ｉｄ”　ｅｏｓωａｔ−ｉｑ”　Ｓｉｎ
ωｏＬｉｖｓ”　＝　ｉｄ”　ｅｏｓ（ωａｔ　−　２
ｒ　／　３）一ｉｑ”　ｓｉｎ（ω。１−２π／３）ｉ
ｗｓ”　＝＝　−　（ｉｕｓ”　−１−　ｉｖｓ’　）
・・・　■式 と表される．ただし、 ω。＝ω−＋　（Ｍ　Ｒ　！／　Ｌ　２）・　（ｉｑ”
　　／Φ２　》・・・　■式 ｉｄ”　＝Φ＊”／Ｍ　　　（一定）　　　・・・　■
式ｉｑ”＝Ｌｔτ２／ＭΦｔ　　　　　　・・・　■式
ω。：１次周波数、Ｍ：１次２次巻線相互インダクタン
ス、Ｒ　２　：　２次巻線抵抗、Ｌ　，　：　２次巻線
インダクタンス、ｉｄ”　：基準励磁電流、Φ，″：基
準２次磁束、ｉ　Ｑ　＊　：基準トルク電流である．つ
ぎに、上述した請求項（２）の発明の実施例の動作を説
明する．なお、第２の制御回路（３）及び補正トルク演
算回路（１１）の動作は、第１図で示す実施例と同一で
ある．したがって、第４の制御回路（１３》の動作を中
心に説明する． まず、基準トルク電流ｉ　Ｑ　Ｘが、除算器（１３７）
によって出力される．すなわち、■式に基づいて、第２
の基準トルクτ２と、予め設定されているレベル設定器
（図示せず）から入力端子（１３２）を経由し、係数Ｍ
／Ｌ．の係数器（１３６）を経て出力された基準２次磁
束Φ？との除算から、基準トルク電流ｉｑ１が求められ
る． また、基準励磁電流ｉｄ”が、係数器（１３８）によっ
て出力される．すなわち、■式に基づいて、レベル設定
器から入力端子（１３２）を経由して出力された基準２
次磁束Φげが、係数１／Ｍの係数器（１３８）を経て基
準励磁電流ｉｄ７が求められる．さらに、アナログ量の
１次周波数ω。が、加算器（１４１）によって出力され
る．すなわち、■式に基づいて、除算器＜１３７）から
出力された基準トルク電流ｉ　Ｑ　’Ｋと、レベル設定
器から入力端子（１３２）を経由して出力され、係数Ｌ
．／ＭＲ．の係数器（１３９）を経て出力された基準２
次磁束Φ２１との除算が除算器（１４０）によって求め
られ、この除算器（１４０）から出力された （ＭＲ２／Ｌ２）・＜ｉｑ’　／Φ？》と、速度検出器
（１０）から入力端子（１３３）を経由して出力された
実速度ω請との和であるアナログ量の１次周波数ω。が
求められ、Ｖ／Ｆコンバータ（１４２）に供給される． つづいて、デジタル量の角度θ。が、カウンタ（１４Ｂ
）によって出力される．すなわち、加算器（１４１）か
ら出力されたアナログ量の１次周波数ωＧが、Ｖ／Ｆコ
ンバータ（１４２）によってパルス列に変換された後、
カウンタ（１４３）によって１次周波数ω。の時間積分
値であるデジタル量の角度θ。が求められ、Ｒ　Ｏ　Ｍ
　（１４４）に供給される．つづいて、デジタル量のｓ
ｉｎθｏ，　ｅ０８θＧ、ｓｉｎ（θｏ　　２π／３）
、ｅｏｓ　（θ．　−　２ｒ　／３）が、ＲＯＭ（１４
４）によって出力される．すなわち、デジタル量の角度
θ。をＲ　Ｏ　Ｍ　（１４４）のアドレスとして、ＲＯ
　Ｍ　（１４４）に記憶されたｓｉｎθ６．ｃｏｓθ．
，　ｓｉｎ（θ〇一２π／３）、ｅｏｓ　（θ．−２ｒ
／３）の値が、それぞれＤ／Ａコンバータ（１４５）、
（１４Ｂ）、（１４７）及び（１４８）に供給される． こうして、Ｕ相及びＶ相の基準１次電流ｉｕｓ”及びｉ
ｖｓ”が、Ｄ／Ａコンバータ（１４５）、（１４Ｂ）、
（１４７）及び（１４８）、並びに減算器（１４９）及
び（１５０）によって出力される．すなわち、■式に基
づいて、除算器（１３７）から出力された基準トルク電
流ｉｑ８と、係数器（１３８）から出力された基準励磁
電流ｉｄ７と、Ｒ　Ｏ　Ｍ　（１４４）から出力された
デジタル量のｓｉｎθ。、ｅＯｓθ。、ｓｉｎ（θ，−
２π／３）、ｅｏｓ（θ。−Ｚπ／３》とが乗算、アナ
ログ変換及び減算されて、基準１次電流ｉｕｓ”及びｉ
ｖｓ”が求められる．また、Ｗ相の基準１次電流−ｉｗ
ｓ”が、加算器（１５３）によって出力される．すなわ
ち、■式に基づいて、減算器（１４９）及び（１５０）
から出力されたＵ相及びＶ相の基準１次電流ｉｕｓ”及
びｉｖｓ”が加算されて、Ｗ相の基準１次電流−ｉｗｓ
”が求められる． そして、Ｕ相及び■相の基準１次電圧υｕｓ”及びυｖ
ｓ１が、減算器（１５１）及び（１５２）、並びに増幅
器（１５６）及び（１５７）によって出力される．すな
わち５減算器（１５１）及び（１５２）から出力された
基準１次電流ｉｕｓ”及びｉｖｓ”と、電流検出器（図
示せず》から入力端子（１３４）及び（１３５）を経由
して出力されたＵ相及びＶ相の実際の１次電流ｉｕｇ及
びｉｖｓとの偏差が求められ、増幅されてＵ相及びＶ相
の基準１次電圧υｕｓ’及びυｖｓ”が求められて、Ｐ
ＷＭ回路（１５９）に供給される． 一方、Ｗ相の基準１次電圧υｗｓ”が、加算器（１５４
）、減算器（１５５）及び増幅器（１５８）によって出
力される．すなわち、■式の［ｉｗｓ”　＝−（ｉｕｓ
”　＋ｉｖｓ”　）］の関係を利用して、電流検出器（
図示せず）から入力端子（１３４）及び（１３５）を経
由して出力されたＵ相及びＶ相の実際の１次電流ｉｕｓ
及びｉｖｓとの和であるＷ相の１次電流−ｉｗｓが求め
られ、さらにＷ相の基準１次電流一ｉ−ｅとの偏差が求
められ、増幅されてＷ相の基準１次電圧υｗｓ”が求め
られて、ＰＷＭ回路（１５９）に供給される．こうして
、例えばトランジスタやＭＯＳＦＥＴ等の高速スイッチ
ング素子を用いたインバータ回路から楕成された電力変
換回路（６）に対しては、６つのスイッチング素子のＯ
Ｎ／ＯＦＦ信号が、ＰＷＭ回路（１５９）によって出力
される．したがって、誘，導電動機《７＾）の１次電圧
υＵＳ、１／Ｖ８及びυｌＩｓが、基準１次電圧ｕｕｓ
”　．　υｖｓ″及びυ−ｓｌｌに追随するように、そ
れぞれＰＷＭ回路（１５９）及び電力変換回路（６》に
よって制御される．上述の説明から、誘導電動機（７＾
）の発生トルクが、第２の基準トルクτ２に追随するよ
うに、第４図で示した第４の制御回路（１３）によって
制御されることが理解される． 第３番目に、請求項（２）の発明の他の実施例の構成を
第５区を参照しながら説明する．第５図は、請求項（２
）の発明の他の実施例を示すブロック図であり、第３図
で示す実施例の第４の制御回路《１３》及び誘導電動機
（フ＾）の代わりに、第４の制御回路（１３＾）及び永
久磁石式同期電動機《７Ｂ》で構成され、その他は上記
第３図で示す実施例のものと全く同一である． ここで、第４の制御回路《１３＾》は、第４図で示す第
４の制御回路（１３）において、基準励磁電流ｉｄ”を
零にするとともに、係数器（１３９）及び除算器（１４
Ｇ）を省略し、かつ第２の基準トルクτ２から基準トル
ク電流ｉｑ８を求めるのに必要なトルク定数の値を変更
すればよい． ところで、請求項（１）の発明と請求項《２》の発明の
相違点は、第１図及び第３図で示した実施例から明らか
なように、第１の制御回路（２）があるかないかという
ことである． 上述した説明から解るように、速度制御の応答性は、第
２の制御回路（３）によって決定されるが、第１の制御
回路《２》は速度制御系のダンピング特性を改善する働
きをする． したがって、機械系の剛性が低く、速度制御系のダンピ
ング特性が問題となる場合には、請求項《１》の発明を
用いる方がよい．一方、機械系の剛性がそれほど低くな
い場合には、請求項（２）の発明を用いる方がよい． なお、上記各実施例の第２の制御回路（３）の他の例と
して、第１の制御回路（２）の例として示したＰＩ型の
回路を用いてもよい．この場合、基準速度ω−８に対す
るモデル速度ω一ｌの伝達間数は、ω一１１１１／ω−
１　＝ （ＫｐＳ＋Ｋｉ）／（ＪＳ”＋ＫｐＳ＋Ｋｉ）・・・　
■式 と表される．したがって、ゲインＫｐ，Ｋｉの値を調節
することにより、仕様を満足するような応答特性をもっ
たモデル速度ωｖｓ　Ｉｌ＋の制御が可能である． また逆に、第１の制御回路（２）の他の例として、第２
の制御回路（３）の例として示したＩＰ型の回路を用い
てもよい． ［発明の効果］ 以上説明しなとおり、請求項（１）の発明は、電動機、
トルク伝達機構及び負荷機械を１つの積分要素として近
似し第２の基準トルク及び補正トルクに基づいてモデル
速度を出力する機械系モデルと、上記電動機の基準速度
及び実速度に基づいて第１の基準トルクを出力する第１
の制御回路と、上記基準速度及びモデル速度に基づいて
上記第２の基準トルクを出力する第２の制御回路と、上
記実速度及びモデル速度に基づいて上記補正トルクを出
力する補正トルク演算回路と、上記第１の基準トルク及
び第２の基準トルクに基づいて上記電動機のトルクを制
御する制御手段とを備え、また、請求項《２》の発明は
、電動機、トルク伝達機構及び負荷機械を１つの積分要
素として近似し基準トルク及び補正トルクに基づいてモ
デル速度を出力する機械系モデルと、上記電動機の基準
速度及びモデル速度に基づいて上記基準トルクを出力す
る制御回路と、上記実速度及びモデル速度に基づいて上
記補正トルクを出力する補正トルク演算回路と、上記基
準トルクに基づいて上記電動機のトルクを制御する制御
手段とを備えたので、負荷トルクが変動するような場合
でも応答周波数を高くすることができ、また負荷機械の
慣性モーメントが変化するような場合でも速度制御系の
応答を一定に保つことができるという効果を奏する．

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項（１》の発明の実施例を示すブロック図
、第２図は請求項（１）の発明の実施例の補正トルク演
算回路を示すブロック図、第３図は請求項（２）の発明
の実施例を示すブロック図、第４図は請求項（２）の発
明の実施例の第４の制御回路を示すブロック図、第５図
は請求項（２）の発明の他の実施例を示すブロック図、
第６図は従来の電動機の速度制御装置を示すブロック図
、第７図は従来の電動機の速度制御装置の第１の制御回
路を示すブロック図、第８図は従来の電動機の速度制御
装置の第２の制御回路を示すブロック図、第９図は従来
の電動機の速度制御装置の第３の制御回路を示すブロッ
ク図である． 図において、 （１）・・・　速度基準信号発生回路、（２）・・・　
第１の制御回路、 （３）　・・・　第２の制御回路、 （４）・・・　機械系モデル、 （５〉　・・・　第３の制御回路、 （６）・・・　電力変換回路、 （７）　・・・　直流電動機、 （８）・・・　トルク伝達機構、 （９）　・・・　負荷機械、 （１０）　　・・・　速度検出器、 （１１）・・・　補正トルク演算回路、（１２）・・・
　減算器、 （１３》　　・・・　第４の制御回路、（７＾）　・・
・　誘導電動機、 （１３＾）　・・・第４の制御回路、 （７Ｂ》　　・・・　永久磁石式同期電動機である．な
お、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す．

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動機、トルク伝達機構及び負荷機械を１つの積
   分要素として近似し第２の基準トルク及び補正トルクに
   基づいてモデル速度を出力する機械系モデル、上記電動
   機の基準速度及び実速度に基づいて第１の基準トルクを
   出力する第１の制御回路、上記基準速度及びモデル速度
   に基づいて上記第２の基準トルクを出力する第２の制御
   回路、上記実速度及びモデル速度に基づいて上記補正ト
   ルクを出力する補正トルク演算回路、並びに上記第１の
   基準トルク及び第２の基準トルクに基づいて上記電動機
   のトルクを制御する制御手段を備えたことを特徴とする
   電動機の速度制御装置。
2. （２）電動機、トルク伝達機構及び負荷機械を１つの積
   分要素として近似し基準トルク及び補正トルクに基づい
   てモデル速度を出力する機械系モデル、上記電動機の基
   準速度及びモデル速度に基づいて上記基準トルクを出力
   する制御回路、上記実速度及びモデル速度に基づいて上
   記補正トルクを出力する補正トルク演算回路、並びに上
   記基準トルクに基づいて上記電動機のトルクを制御する
   制御手段を備えたことを特徴とする電動機の速度制御装
   置。