JPH02307381A - モータの速度制御方法 - Google Patents
モータの速度制御方法Info
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- JPH02307381A JPH02307381A JP1128292A JP12829289A JPH02307381A JP H02307381 A JPH02307381 A JP H02307381A JP 1128292 A JP1128292 A JP 1128292A JP 12829289 A JP12829289 A JP 12829289A JP H02307381 A JPH02307381 A JP H02307381A
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、モータの速度制御方法に係り、特に、プロセ
スラインのロールの速度制御に用いるのに好適な、負荷
の変動による速度応答の低下やライン加減速時の張力変
動を防止することができる、モータの速度制御方法に関
する。
スラインのロールの速度制御に用いるのに好適な、負荷
の変動による速度応答の低下やライン加減速時の張力変
動を防止することができる、モータの速度制御方法に関
する。
従来の一般のモータの速度制御は、負荷に関係なく安定
な速度でまわるように、速度ゲインが固定で調整されて
いた。 又、鉄鋼業等におけるプロセスラインにおいては、スト
リップの張力変動を少なくする目的から、ロールの揃速
を一致させるための速度制御は、ロール、モータの慣性
モーメントから、速度制御ループの応答速度が全てのロ
ールについて一緒になるように、計算値で速度制御ゲイ
ンを決めたり、又、試運転時にロール直結でステップ応
答を採って、各ロール、モータの応答が一致するように
速度制御ゲインを決めていた。
な速度でまわるように、速度ゲインが固定で調整されて
いた。 又、鉄鋼業等におけるプロセスラインにおいては、スト
リップの張力変動を少なくする目的から、ロールの揃速
を一致させるための速度制御は、ロール、モータの慣性
モーメントから、速度制御ループの応答速度が全てのロ
ールについて一緒になるように、計算値で速度制御ゲイ
ンを決めたり、又、試運転時にロール直結でステップ応
答を採って、各ロール、モータの応答が一致するように
速度制御ゲインを決めていた。
モータの負荷はいつも一定である場合もあるが、その大
きさは、通常、軽いものから重いもの迄あり、慣性モー
メントは異なる。これに対して、速度制御系のゲインが
無負荷の状態で調整され、その値で固定されたままでは
、次のような問題点がある。 1)ロールを単体で運転する場合に、慣性モーメントが
小さい場合はそれ程問題ないが、大きくなってくると速
度応答が下がってきて、起動が遅くなり、ひどい場合に
は起動ができなくなる。 2)プロセスライン等で高精度の張力制御を要求する所
では、ライン内には種々のセクションがあり、ストリッ
プを搬送するためのロール間の距離はさまざまである。 すると、各モータにかかる負荷はロール毎に異なり、当
然慣性モーメントが異なるから、それぞれの速度応答が
変わり、ラインの加減速時に張力変動が発生し、ひどい
場合にはストリップを絞ったり、蛇行させなつしてしま
う。 本発明は、上述のような問題点を解決するべくなされた
ものであり、モータにかかる負荷の慣性モーメントの大
きさの変化にかかわらず、速度応答を略一定として、安
定な制御を行うことができるモータの速度制御方法を提
供することを課題とする。
きさは、通常、軽いものから重いもの迄あり、慣性モー
メントは異なる。これに対して、速度制御系のゲインが
無負荷の状態で調整され、その値で固定されたままでは
、次のような問題点がある。 1)ロールを単体で運転する場合に、慣性モーメントが
小さい場合はそれ程問題ないが、大きくなってくると速
度応答が下がってきて、起動が遅くなり、ひどい場合に
は起動ができなくなる。 2)プロセスライン等で高精度の張力制御を要求する所
では、ライン内には種々のセクションがあり、ストリッ
プを搬送するためのロール間の距離はさまざまである。 すると、各モータにかかる負荷はロール毎に異なり、当
然慣性モーメントが異なるから、それぞれの速度応答が
変わり、ラインの加減速時に張力変動が発生し、ひどい
場合にはストリップを絞ったり、蛇行させなつしてしま
う。 本発明は、上述のような問題点を解決するべくなされた
ものであり、モータにかかる負荷の慣性モーメントの大
きさの変化にかかわらず、速度応答を略一定として、安
定な制御を行うことができるモータの速度制御方法を提
供することを課題とする。
本発明は、モータの速度制御方法において、モータにか
かる負荷の慣性モーメントの大きさによって、速度制御
部の比例ゲインを可変とすることにより、前記課題を達
成したものである。
かる負荷の慣性モーメントの大きさによって、速度制御
部の比例ゲインを可変とすることにより、前記課題を達
成したものである。
本発明は、モータの速度制御部の比例ゲインを外部から
変更可能として、現在かかつている負荷(負荷の持つ慣
性モーメント)の大きさによって、速度制御部の比例ゲ
インを可変とすることにより、負荷の持つ慣性モーメン
トの大きさの変化にかかわらず、速度応答を略一定とし
て、安定なモータの速度制御が行えるようにしたもので
ある。
変更可能として、現在かかつている負荷(負荷の持つ慣
性モーメント)の大きさによって、速度制御部の比例ゲ
インを可変とすることにより、負荷の持つ慣性モーメン
トの大きさの変化にかかわらず、速度応答を略一定とし
て、安定なモータの速度制御が行えるようにしたもので
ある。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 第1図は本発明の実施例を示す全本構成図である。この
図において、プロセスコンピュータ(P/C)1は、本
発明を完全自動で達成するための手段であり、操業デー
タを管理していて、現在通板しているストリップ8の断
面積を下位計算機(実施例ではプログラマブル・ロジッ
ク・コントローラ2)へ設定するものである。 プログラマブル・ロジック・コントローラ(PLO1通
称な気DDC)2は、プロセスコンピュータ1よりスト
リップ8の断面積Aを受信すると、次に示した式で、該
ストリップ8の慣性モーメントJsを計算する。 即ち、ストリップ8の慣性モーメントGD7(=J s
)は、ロール7、台車等モータ5に直結した負荷以外
の負荷(即ちストリップ8)の慣性モーメントとして、
次式により求まる。 Js=(WXS’)/(π’xN2)=・(1)ここで
、W:そのロール7、台車等が運ぶ負荷(ストリップ8
)の重量(kg ) S:定格ライン速度(mpl N:定格モータ回転数(rpn+) なお、Wは、次式により求まる。 W=AxγXLXIO” ・・・・・・(2)こ
こで、Aニストリップ8の断面積(in2)γニストリ
ップ8の比重 り二そのロール7が加減速させるストリップ8の長さく
ロール間の距離) (n) 引き続き、次に示した式で、前もって内部に設定された
定数である自動速度制御(ASR)系の比例ゲインの固
定骨C、モータ5の慣性モーメントJM、ロール7の慣
性モーメントJRを使って、比例ゲインの本発明による
可変分Ksを計算する。 即ち、ASR系の応答速度は次式で表される。 ASRωC= (C+Ks ) / (J M f J R十J s )X (Ks F
/KCF ) ・KΦ ・・・・・・・・・(3) ここで、ωC:応答を評価する値であるクロスオーバー
周波数 C:要求するASRの応答速度から Js=Oのときに決まる定数(比 例ゲインの固定骨) JM:モータ5の慣性モーメント JR:ロール7の慣性モーメント に9F、KCF、にΦ: 各ロール等の機械定数から決まる値 なお、C,JM、JR,に9F、KCF、にΦは、不変
であるので、モータ5の制御装置、例えば交流可変速制
御(INV)装置3の内部に設定しておくことができる
。 本発明は、ストリップ8の慣性モーメントJ9がどのよ
うに変化しても、ASRのωCを一定にするものである
。特にプロセスラインにおいては、全ロールについて一
定にするものであり、従って、ASRの比例ゲインの可
変骨に9は次式によって求められる。 (C+に9)/ (JM+JR+J9)=C/ (J
M 十J R) ・・・・・・〈4)、°、
Ks=CJs/ (JM±J R) −(5)従って、
ASRゲインの可変骨KSは、J9及びINV装f3の
内部で決められたC、JM、JRをPLO2側に入力し
ておけば計算できることになる。 次に、計算したASRゲインの可変骨に9を■NV装置
3へ送信する。INV装置3は、その送られてきたAS
RゲインKsを入力し、制御信号を電源変換装置4に出
力して、モータ5を制御する0図において、6は、モー
タ5の回転数を検出してINV装置3に入力するための
パイロットジェネレータ(PLO)、9は、モータ5に
流れる電流を検出してINV装置3に入力するための変
流器である。 第2図は、本実施例のモータ5の制御ブロックを示す図
である。 第2図に示す如く、前記INV装置3は、前記PLO2
から送られてきた速度指令S、REFと、ASRゲイン
の可変骨Ksに応じて、速度制御目標値を求める自動速
度制御(ASR)系3Aと、該ASR系3Aで求められ
た速度制御目標値から電流制御目標値を求める自動電流
制御(AC−R)系3Bとから主に構成されている。 又、モータ5の下方のブロック11は、モータ5とロー
ル7間の軸の伝達関数、同ブロック12は、ロール7と
ストリップ8の慣性の伝達関数である。 本発明は、このロール7とストリップ8の慣性の伝達関
数12に着目してなされたものである。 即ち、従来は、ロール7の慣性の伝達関数のみが1 /
J RSで考えられ、J9=0として、全体の応答速
度が一致するように比例ゲインの固定分Cだけを算出し
ていた。又、調整のときはストリップ8の無い状態で実
施していたので、実際の値もJ9=Oとした1/JR3
だけでよかった。 しかし、ストリップ8でつながり、負荷が加わった場合
には、負荷の慣性の伝達関数は1 / J R8から1
/(JF!+J9)Sへと変化する。従って、本発明で
は、Jsの値によらず、系全体の応答を一定にするため
に、Al1の比例ゲインを、従来と同様の固定分C十本
発明による可変骨Ksとし、該可変骨に9を外部(PL
O2)から設定変更できるようにしたものである。なお
、ARSゲインの可変骨に9の算出方法は、前述の通り
である。 第3図に、本発明の実施例として、プライドルロール(
BR)の例を示す、この図において、5本目のプライド
ルロール7aのロール径は800φ、慣性モーメントは
JR=1.872kg−rrfであり、該プライドルロ
ール7aのモータの容量は18.5kW、慣性モーメン
トはJM=1.478kg −nfである。又、プライ
ドルロール出側のヘルパーロール7bのロール径は12
00φ、慣性モーメントはJR=2.783ktt
rrrであり、該ヘルパーロール7bのモータ容量は5
.5kW。 慣性モーメントはJM=0.105kg−nfである。 又、炉内加減速時のロール間の張力変動を避けるため、
ASRの応答速度ωCは両者とも2.17rad/se
cに決めると、そのときのASRの比例ゲインの固定分
Cは、5本目のブライダルロール7aが2.45、ヘル
パーロール7bが13.86である。 しかし、実際のライン運転では、各ロールは自分自身の
モータ5+ロール7の加減速以外に、ストリップ8も加
減速させてやらねばならない0本実施例の場合、ライン
加速時には、5本目のプライドルロール7aは、ブライ
ダルロール7aとヘルパーロール7bのロール間のスト
リップ2.5m分を減速させてやればよいが、ヘルパー
ロール7aは、ヘルパーロール7bとその次のロール間
のストリップを減速させてやらねばならず、その距離は
20mである。 この条件で、最大仕様(厚さ2.0×幅1,850)の
ストリップが通板されているとき、各ロールが負担する
ストリップの慣性モーメントJ9は、プライドルロール
7aが0.52kgrrf、ヘルパーロール7bが4.
18kgrrrとなる。このとき、各ロールのASRの
ωCは、プライトルール7aが1 、87 rad/s
ea 、ヘルパーロール7bが0 、88 rad/s
ecとなってしまい、従来の制御方法であると、両ロー
ル間に発生する張力変動は、第4図の計算機シミュレー
ションが示すように約100 kirとなり、ストリッ
プを絞ったり、蛇行させてしまう恐れがある。 これに対し、本発明の実施例の制御方法であれば、プラ
イドルロール7aについてはK s イ= 2.45x
0.52/(1,872±1.478>=0.38、ヘ
ルパーロール7bについてはに92=13.86X4.
18/(0,105±2.738)=20.38という
値のゲイン補正を行うことで、ストリップが無いときの
速度応答2.17 rad/5f3Cが確保され、第5
図の計算機シミュレーションが示すように、両ロール間
に発生する張力変動はほとんど皆無にできる。 なお、前記実施例においては、本発明が鉄鋼業における
プロセスラインのロールの速度制御に適用されていたが
、本発明の適用範囲は、これに限定されず、モータの速
度制御を行って物を動かしている所であれば、何処にで
fJIM用できる。
る。 第1図は本発明の実施例を示す全本構成図である。この
図において、プロセスコンピュータ(P/C)1は、本
発明を完全自動で達成するための手段であり、操業デー
タを管理していて、現在通板しているストリップ8の断
面積を下位計算機(実施例ではプログラマブル・ロジッ
ク・コントローラ2)へ設定するものである。 プログラマブル・ロジック・コントローラ(PLO1通
称な気DDC)2は、プロセスコンピュータ1よりスト
リップ8の断面積Aを受信すると、次に示した式で、該
ストリップ8の慣性モーメントJsを計算する。 即ち、ストリップ8の慣性モーメントGD7(=J s
)は、ロール7、台車等モータ5に直結した負荷以外
の負荷(即ちストリップ8)の慣性モーメントとして、
次式により求まる。 Js=(WXS’)/(π’xN2)=・(1)ここで
、W:そのロール7、台車等が運ぶ負荷(ストリップ8
)の重量(kg ) S:定格ライン速度(mpl N:定格モータ回転数(rpn+) なお、Wは、次式により求まる。 W=AxγXLXIO” ・・・・・・(2)こ
こで、Aニストリップ8の断面積(in2)γニストリ
ップ8の比重 り二そのロール7が加減速させるストリップ8の長さく
ロール間の距離) (n) 引き続き、次に示した式で、前もって内部に設定された
定数である自動速度制御(ASR)系の比例ゲインの固
定骨C、モータ5の慣性モーメントJM、ロール7の慣
性モーメントJRを使って、比例ゲインの本発明による
可変分Ksを計算する。 即ち、ASR系の応答速度は次式で表される。 ASRωC= (C+Ks ) / (J M f J R十J s )X (Ks F
/KCF ) ・KΦ ・・・・・・・・・(3) ここで、ωC:応答を評価する値であるクロスオーバー
周波数 C:要求するASRの応答速度から Js=Oのときに決まる定数(比 例ゲインの固定骨) JM:モータ5の慣性モーメント JR:ロール7の慣性モーメント に9F、KCF、にΦ: 各ロール等の機械定数から決まる値 なお、C,JM、JR,に9F、KCF、にΦは、不変
であるので、モータ5の制御装置、例えば交流可変速制
御(INV)装置3の内部に設定しておくことができる
。 本発明は、ストリップ8の慣性モーメントJ9がどのよ
うに変化しても、ASRのωCを一定にするものである
。特にプロセスラインにおいては、全ロールについて一
定にするものであり、従って、ASRの比例ゲインの可
変骨に9は次式によって求められる。 (C+に9)/ (JM+JR+J9)=C/ (J
M 十J R) ・・・・・・〈4)、°、
Ks=CJs/ (JM±J R) −(5)従って、
ASRゲインの可変骨KSは、J9及びINV装f3の
内部で決められたC、JM、JRをPLO2側に入力し
ておけば計算できることになる。 次に、計算したASRゲインの可変骨に9を■NV装置
3へ送信する。INV装置3は、その送られてきたAS
RゲインKsを入力し、制御信号を電源変換装置4に出
力して、モータ5を制御する0図において、6は、モー
タ5の回転数を検出してINV装置3に入力するための
パイロットジェネレータ(PLO)、9は、モータ5に
流れる電流を検出してINV装置3に入力するための変
流器である。 第2図は、本実施例のモータ5の制御ブロックを示す図
である。 第2図に示す如く、前記INV装置3は、前記PLO2
から送られてきた速度指令S、REFと、ASRゲイン
の可変骨Ksに応じて、速度制御目標値を求める自動速
度制御(ASR)系3Aと、該ASR系3Aで求められ
た速度制御目標値から電流制御目標値を求める自動電流
制御(AC−R)系3Bとから主に構成されている。 又、モータ5の下方のブロック11は、モータ5とロー
ル7間の軸の伝達関数、同ブロック12は、ロール7と
ストリップ8の慣性の伝達関数である。 本発明は、このロール7とストリップ8の慣性の伝達関
数12に着目してなされたものである。 即ち、従来は、ロール7の慣性の伝達関数のみが1 /
J RSで考えられ、J9=0として、全体の応答速
度が一致するように比例ゲインの固定分Cだけを算出し
ていた。又、調整のときはストリップ8の無い状態で実
施していたので、実際の値もJ9=Oとした1/JR3
だけでよかった。 しかし、ストリップ8でつながり、負荷が加わった場合
には、負荷の慣性の伝達関数は1 / J R8から1
/(JF!+J9)Sへと変化する。従って、本発明で
は、Jsの値によらず、系全体の応答を一定にするため
に、Al1の比例ゲインを、従来と同様の固定分C十本
発明による可変骨Ksとし、該可変骨に9を外部(PL
O2)から設定変更できるようにしたものである。なお
、ARSゲインの可変骨に9の算出方法は、前述の通り
である。 第3図に、本発明の実施例として、プライドルロール(
BR)の例を示す、この図において、5本目のプライド
ルロール7aのロール径は800φ、慣性モーメントは
JR=1.872kg−rrfであり、該プライドルロ
ール7aのモータの容量は18.5kW、慣性モーメン
トはJM=1.478kg −nfである。又、プライ
ドルロール出側のヘルパーロール7bのロール径は12
00φ、慣性モーメントはJR=2.783ktt
rrrであり、該ヘルパーロール7bのモータ容量は5
.5kW。 慣性モーメントはJM=0.105kg−nfである。 又、炉内加減速時のロール間の張力変動を避けるため、
ASRの応答速度ωCは両者とも2.17rad/se
cに決めると、そのときのASRの比例ゲインの固定分
Cは、5本目のブライダルロール7aが2.45、ヘル
パーロール7bが13.86である。 しかし、実際のライン運転では、各ロールは自分自身の
モータ5+ロール7の加減速以外に、ストリップ8も加
減速させてやらねばならない0本実施例の場合、ライン
加速時には、5本目のプライドルロール7aは、ブライ
ダルロール7aとヘルパーロール7bのロール間のスト
リップ2.5m分を減速させてやればよいが、ヘルパー
ロール7aは、ヘルパーロール7bとその次のロール間
のストリップを減速させてやらねばならず、その距離は
20mである。 この条件で、最大仕様(厚さ2.0×幅1,850)の
ストリップが通板されているとき、各ロールが負担する
ストリップの慣性モーメントJ9は、プライドルロール
7aが0.52kgrrf、ヘルパーロール7bが4.
18kgrrrとなる。このとき、各ロールのASRの
ωCは、プライトルール7aが1 、87 rad/s
ea 、ヘルパーロール7bが0 、88 rad/s
ecとなってしまい、従来の制御方法であると、両ロー
ル間に発生する張力変動は、第4図の計算機シミュレー
ションが示すように約100 kirとなり、ストリッ
プを絞ったり、蛇行させてしまう恐れがある。 これに対し、本発明の実施例の制御方法であれば、プラ
イドルロール7aについてはK s イ= 2.45x
0.52/(1,872±1.478>=0.38、ヘ
ルパーロール7bについてはに92=13.86X4.
18/(0,105±2.738)=20.38という
値のゲイン補正を行うことで、ストリップが無いときの
速度応答2.17 rad/5f3Cが確保され、第5
図の計算機シミュレーションが示すように、両ロール間
に発生する張力変動はほとんど皆無にできる。 なお、前記実施例においては、本発明が鉄鋼業における
プロセスラインのロールの速度制御に適用されていたが
、本発明の適用範囲は、これに限定されず、モータの速
度制御を行って物を動かしている所であれば、何処にで
fJIM用できる。
以上詳しく説明したような本発明によれば、モータにか
かる負荷の慣性モーメントの大きさによって、速度制御
部の比例ゲインを可変としたので、慣性モーメントの大
きさの変化にかかわらず、速度応答を略一定とすること
ができ、安定なモータの速度制御を行うことができる。 特に、ロールを単体で運転する場合には、重い負荷の場
合に起動に時間がかかつて、自動運転のタイムサイクル
に影響を与えなり、起動できず自動運転等ができなくな
ることを皆無にすることができる。 又、鉄鋼業におけるプロセルライン等の張力変動につい
ては、ライン加減速時に各ロールの速度応答を一致させ
ることができるので、張力変動を完全に抑えることがで
きる。
かる負荷の慣性モーメントの大きさによって、速度制御
部の比例ゲインを可変としたので、慣性モーメントの大
きさの変化にかかわらず、速度応答を略一定とすること
ができ、安定なモータの速度制御を行うことができる。 特に、ロールを単体で運転する場合には、重い負荷の場
合に起動に時間がかかつて、自動運転のタイムサイクル
に影響を与えなり、起動できず自動運転等ができなくな
ることを皆無にすることができる。 又、鉄鋼業におけるプロセルライン等の張力変動につい
ては、ライン加減速時に各ロールの速度応答を一致させ
ることができるので、張力変動を完全に抑えることがで
きる。
第1図は、本発明の実施例を示す全体構成図、第2図は
、前記実施例のモータの制御ブロックを示す線図、 第3図は、前記実施例が適用されるプライドルロール(
BR)の例を示す工程図、 第4図は、従来例の張力変動の例を示す線図、第5図は
、本発明の前記実施例の張力変動の例を示す線図である
。 1・・・プロセスコンピュータ(P/C)、2・・・プ
ログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)、 3・・・INV装置(交流可変速制御装置)、4・・・
電源変換装置、 5・・・モータ、 6・・・PLOl 7.7a 、7b・・・ロール、 8・・・ストリップ。
、前記実施例のモータの制御ブロックを示す線図、 第3図は、前記実施例が適用されるプライドルロール(
BR)の例を示す工程図、 第4図は、従来例の張力変動の例を示す線図、第5図は
、本発明の前記実施例の張力変動の例を示す線図である
。 1・・・プロセスコンピュータ(P/C)、2・・・プ
ログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)、 3・・・INV装置(交流可変速制御装置)、4・・・
電源変換装置、 5・・・モータ、 6・・・PLOl 7.7a 、7b・・・ロール、 8・・・ストリップ。
Claims (1)
- (1)モータの速度制御に際して、モータにかかる負荷
の慣性モーメントの大きさによつて、速度制御部の比例
ゲインを可変としたことを特徴とするモータの速度制御
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1128292A JPH02307381A (ja) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | モータの速度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1128292A JPH02307381A (ja) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | モータの速度制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02307381A true JPH02307381A (ja) | 1990-12-20 |
Family
ID=14981201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1128292A Pending JPH02307381A (ja) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | モータの速度制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02307381A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010167527A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Jfe Steel Corp | カップリング締付機のモータ速度制御方法 |
CN105891713A (zh) * | 2014-12-12 | 2016-08-24 | 广西大学 | 一种伺服电机测试平台变负载变惯量控制方法 |
-
1989
- 1989-05-22 JP JP1128292A patent/JPH02307381A/ja active Pending
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