JPH036746B2 - - Google Patents
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- JPH036746B2 JPH036746B2 JP58141857A JP14185783A JPH036746B2 JP H036746 B2 JPH036746 B2 JP H036746B2 JP 58141857 A JP58141857 A JP 58141857A JP 14185783 A JP14185783 A JP 14185783A JP H036746 B2 JPH036746 B2 JP H036746B2
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- motor
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
- H02P7/2855—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、直流電動機制御系におけるダイナ
ミツク特性の自動調整を行なう速度制御装置、す
なわち自動チユーニング速度制御装置に関する。
ミツク特性の自動調整を行なう速度制御装置、す
なわち自動チユーニング速度制御装置に関する。
一般に、この種の制御装置においては、電動機
の種類または負荷の変動によつて変わるGD2量
（慣性モーメントに相当する量）、界磁量等に応じ
て速度調節器の比例ゲインをその都度調節するこ
となく、オンラインの状態で自動調整されるよう
にすることが望ましい。
の種類または負荷の変動によつて変わるGD2量
（慣性モーメントに相当する量）、界磁量等に応じ
て速度調節器の比例ゲインをその都度調節するこ
となく、オンラインの状態で自動調整されるよう
にすることが望ましい。
この種のものとして、出願人は既に第１図の如
き制御装置を提案している（特願昭57−75416号
参照）。なお、第１図はかかる制御装置の従来例
を示す構成図である。
き制御装置を提案している（特願昭57−75416号
参照）。なお、第１図はかかる制御装置の従来例
を示す構成図である。
同図において、１は速度調節器（ASR）、２は
電流調節器（ACR）を含む電流調節系、３は直
流電動機の界磁々束要素、４は電動機起動時定数
要素で、要素３，４によつて直流電動機が構成さ
れる。また、５は割（除）算器、６はバンドパス
フイルタ、７，１１は掛（乗）算器、８，９，１
２は積分要素、１０は比例要素で、５〜１２によ
つて自動チユーニング回路Ａが構成される。
電流調節器（ACR）を含む電流調節系、３は直
流電動機の界磁々束要素、４は電動機起動時定数
要素で、要素３，４によつて直流電動機が構成さ
れる。また、５は割（除）算器、６はバンドパス
フイルタ、７，１１は掛（乗）算器、８，９，１
２は積分要素、１０は比例要素で、５〜１２によ
つて自動チユーニング回路Ａが構成される。
動作について説明する。
速度調節器（ASR）１は、起動時定数要素４
を介して得られる速度実際値（検出値）ｎが設定
（目標）値n*に等しくなるように調節出力を出
し、該調節出力は電流調節系２における電流指令
値となる。つまり、スイツチＳ１が速度調節器１
側にあるときは、そのまヽ電流調節系２に与えら
れるが、スイツチＳ１が図示の状態にあるとき
は、速度調節器１の出力は加算器ADに導かれ、
以下の如くして演算される種々の量が加算され
る。自動チユーニング回路Ａでは、乗算器１１に
より界磁量を、また積分要素１２により起動時定
数をそれぞれ模擬するとともに、起動時定数モデ
ル（積分器）１２を介して得られる速度推定値n^
と、要素４を介して得られる速度実際値ｎとの偏
差ｅ（＝ｎ＝−n^）を積分要素９にて積分し、そ
の出力をモデル１２の入力側にフイードバツクす
る如く構成されている。なお（＾）印は推定値で
あることを示す。このようにして、界磁モデル
（乗算器）１１の出力によつて電動機発生トルク
τnを、また積分要素９の出力によつて負荷外乱ト
ルクτlを模擬するようにしているτ^n，τ^n。さら
に、自動チユーニング回路Ａは、界磁量φおよび
起動時定数Tnを演算するために、加算器ADにお
いて微少な一定周波数の矩形波信号δを速度調節
器１の出力に加算し、この加算出力をスイツチＳ
１を介して電流指令値として与えて制御系を励起
し、速度変化を与える一方、上記偏差ｅからバン
ドパスフイルタ６を介して矩形波信号成分のみを
抽出し、乗算器７においてもとの矩形波信号δと
乗算し、さらにその出力を積分要素８にて積分す
る。このようにすると、積分要素８は信号δとフ
イルタ６を介する信号δ′との位相差ψが90゜にな
る迄出力を出し続け、その位相差が90°になつた
時点、すなわち積分要素８の入力が零になつた時
点でその出力は一定となり、符号６〜１２で構成
されるループが平衡状態となる。なお、乗算器７
の出力はδδ′cosψの如く、互いに位相がずれた信
号のパワー（直流）成分として表わされる。ルー
プが平衡したときは、ｎ＝n^（ｅ＝０）で、積分
要素９の出力はτl／Tnに比例する推定値Tp
（τl／Tn）＾となり、また、積分要素８の出力は φ／Tnに比例する推定値Tp（φ／Tn）＾となる。こ こに、Tpは積分要素１２において設定される所
定の値の起動時定数である。したがつて、Tp
（φ／Tn）なる量を除算要素５の除数として与えら れるようにすれば、制御系の一巡伝達関数Gpは、 Gp＝Kp・１＋STi／STi ・（ｌ／Tp（φ／Tn）＾・ １／１＋STa・φ／STn となつて、界磁々束成分φおよび起動時定数成分
Tnは互いに打ち消され、その結果、伝達関数Gp
はφ、Tnの変化に拘らず一定となるため、制御
系の応答が常に最適となるものである。なお、 Kp１＋STi／STi、１／１＋STa、φ／STnはそれぞれ速度 調節器、電流調節系、直流電動機の伝達関数を表
わすものである。また、加算器ADには、積分要
素９からTp（τl／Tn）＾なる推定量が与えられてい るので、速度調節器が修正信号を発生する以前に
負荷トルクτlの変化を補償する、すなわちフイー
ドフオワード制御を行なうようにしているので、
負荷トルクτlの変化による速度の変動がφ、Tn
の変化に依らず抑制されることになる。なお、Ｓ
１は自動チユーニングがうまく行なわれないとき
に、単純なASR−ACR制御ループに切り換えて
運転を継続することができるようにするための自
動チユーニング使用、不使用の切換スイツチであ
る。
を介して得られる速度実際値（検出値）ｎが設定
（目標）値n*に等しくなるように調節出力を出
し、該調節出力は電流調節系２における電流指令
値となる。つまり、スイツチＳ１が速度調節器１
側にあるときは、そのまヽ電流調節系２に与えら
れるが、スイツチＳ１が図示の状態にあるとき
は、速度調節器１の出力は加算器ADに導かれ、
以下の如くして演算される種々の量が加算され
る。自動チユーニング回路Ａでは、乗算器１１に
より界磁量を、また積分要素１２により起動時定
数をそれぞれ模擬するとともに、起動時定数モデ
ル（積分器）１２を介して得られる速度推定値n^
と、要素４を介して得られる速度実際値ｎとの偏
差ｅ（＝ｎ＝−n^）を積分要素９にて積分し、そ
の出力をモデル１２の入力側にフイードバツクす
る如く構成されている。なお（＾）印は推定値で
あることを示す。このようにして、界磁モデル
（乗算器）１１の出力によつて電動機発生トルク
τnを、また積分要素９の出力によつて負荷外乱ト
ルクτlを模擬するようにしているτ^n，τ^n。さら
に、自動チユーニング回路Ａは、界磁量φおよび
起動時定数Tnを演算するために、加算器ADにお
いて微少な一定周波数の矩形波信号δを速度調節
器１の出力に加算し、この加算出力をスイツチＳ
１を介して電流指令値として与えて制御系を励起
し、速度変化を与える一方、上記偏差ｅからバン
ドパスフイルタ６を介して矩形波信号成分のみを
抽出し、乗算器７においてもとの矩形波信号δと
乗算し、さらにその出力を積分要素８にて積分す
る。このようにすると、積分要素８は信号δとフ
イルタ６を介する信号δ′との位相差ψが90゜にな
る迄出力を出し続け、その位相差が90°になつた
時点、すなわち積分要素８の入力が零になつた時
点でその出力は一定となり、符号６〜１２で構成
されるループが平衡状態となる。なお、乗算器７
の出力はδδ′cosψの如く、互いに位相がずれた信
号のパワー（直流）成分として表わされる。ルー
プが平衡したときは、ｎ＝n^（ｅ＝０）で、積分
要素９の出力はτl／Tnに比例する推定値Tp
（τl／Tn）＾となり、また、積分要素８の出力は φ／Tnに比例する推定値Tp（φ／Tn）＾となる。こ こに、Tpは積分要素１２において設定される所
定の値の起動時定数である。したがつて、Tp
（φ／Tn）なる量を除算要素５の除数として与えら れるようにすれば、制御系の一巡伝達関数Gpは、 Gp＝Kp・１＋STi／STi ・（ｌ／Tp（φ／Tn）＾・ １／１＋STa・φ／STn となつて、界磁々束成分φおよび起動時定数成分
Tnは互いに打ち消され、その結果、伝達関数Gp
はφ、Tnの変化に拘らず一定となるため、制御
系の応答が常に最適となるものである。なお、 Kp１＋STi／STi、１／１＋STa、φ／STnはそれぞれ速度 調節器、電流調節系、直流電動機の伝達関数を表
わすものである。また、加算器ADには、積分要
素９からTp（τl／Tn）＾なる推定量が与えられてい るので、速度調節器が修正信号を発生する以前に
負荷トルクτlの変化を補償する、すなわちフイー
ドフオワード制御を行なうようにしているので、
負荷トルクτlの変化による速度の変動がφ、Tn
の変化に依らず抑制されることになる。なお、Ｓ
１は自動チユーニングがうまく行なわれないとき
に、単純なASR−ACR制御ループに切り換えて
運転を継続することができるようにするための自
動チユーニング使用、不使用の切換スイツチであ
る。
つまり、この方式は、一定周波数の信号δを速
度調節器出力に加え、これを電流指令値として制
御系を励起してそのパラメータ（φ、Tn）を推
定し、速度調節器のパラメータ（比例ゲイン）を
自動修正するものである。しかしながら、このよ
うな方式においても、重負荷がかヽつたりまたは
急加減速のために電流制限状態で運転するとき
や、変換装置を循環電流無し制御方式で制御する
場合の順、逆切り換え時の無制御期間中には、制
御系のパラメータ推定が不安定になるという欠点
がある。
度調節器出力に加え、これを電流指令値として制
御系を励起してそのパラメータ（φ、Tn）を推
定し、速度調節器のパラメータ（比例ゲイン）を
自動修正するものである。しかしながら、このよ
うな方式においても、重負荷がかヽつたりまたは
急加減速のために電流制限状態で運転するとき
や、変換装置を循環電流無し制御方式で制御する
場合の順、逆切り換え時の無制御期間中には、制
御系のパラメータ推定が不安定になるという欠点
がある。
この発明はかかる点に鑑みてなされたもので、
電流制限状態で運転する場合や順、逆切り換え時
の無制御状態においても、より安定に動作し得る
自動チユーニング速度制御装置を提供することを
目的とする。
電流制限状態で運転する場合や順、逆切り換え時
の無制御状態においても、より安定に動作し得る
自動チユーニング速度制御装置を提供することを
目的とする。
その要点は、自動チユーニング回路を備えた直
流電動制御装置において、電流制限運転時または
電力変換装置の順、逆切り換え時の如く電動機の
磁束、起動時定数の推定が不能となる場合には、
その推定を行なう積分器の入力をオフとして推定
値を一定値に保持するようにして、制御の安定化
を図るようにした点にある。
流電動制御装置において、電流制限運転時または
電力変換装置の順、逆切り換え時の如く電動機の
磁束、起動時定数の推定が不能となる場合には、
その推定を行なう積分器の入力をオフとして推定
値を一定値に保持するようにして、制御の安定化
を図るようにした点にある。
第２図はこの発明の実施例を示す構成図であ
る。同図からも明らかなように、この実施例は、
第１図に示される従来回路に対して、比較器１
３、オアゲート１４およびスイツチＳ２，Ｓ３，
Ｓ４を付加した点が特徴で、その他は従来例と同
様である。
る。同図からも明らかなように、この実施例は、
第１図に示される従来回路に対して、比較器１
３、オアゲート１４およびスイツチＳ２，Ｓ３，
Ｓ４を付加した点が特徴で、その他は従来例と同
様である。
すなわち、スイツチＳ２は、電流制限運転時ま
たは電力変換器の順、逆切り換え時の如く、δ信
号による速度実際値の変動がなく、積分要素８の
出力Tp（φ／Tn）＾の推定が不能となり、不必要な 方向にずれるのを防止するために設けられ、かか
る場合にはこのスイツチＳ２を動作させることに
より積分要素８の入力をオフとし、その出力Tp
（φ／Tn）を一定値に保持する。比較器１３は電流 制限状態を検出するもので、割算器５からの出力
が所定のレベル以上のときに動作し、オアゲート
１４を介してスイツチＳ２を動作させるものであ
る。
たは電力変換器の順、逆切り換え時の如く、δ信
号による速度実際値の変動がなく、積分要素８の
出力Tp（φ／Tn）＾の推定が不能となり、不必要な 方向にずれるのを防止するために設けられ、かか
る場合にはこのスイツチＳ２を動作させることに
より積分要素８の入力をオフとし、その出力Tp
（φ／Tn）を一定値に保持する。比較器１３は電流 制限状態を検出するもので、割算器５からの出力
が所定のレベル以上のときに動作し、オアゲート
１４を介してスイツチＳ２を動作させるものであ
る。
また、電力変換装置が循環電流無し方式で制御
される場合には、順、逆変換器の切り換え中には
電流、速度とも無制御の状態となるので、順逆切
り換え中であることを示す信号をスイツチＳ３お
よびＳ４に与え、これを動作させることにより、
積分要素９，１２の入力をオフとし、それらの出
力Tp（τl／Tn）＾およびn^を一定に保持して、パラ メータが推定不能となり不必要な方向へとずれる
のを防止している。なお、このとき、順逆切り換
え中であることを示す信号は、オアゲート１４を
介してスイツチＳ２にも与えられるので、積分要
素８も上記と同様にして制御される。
される場合には、順、逆変換器の切り換え中には
電流、速度とも無制御の状態となるので、順逆切
り換え中であることを示す信号をスイツチＳ３お
よびＳ４に与え、これを動作させることにより、
積分要素９，１２の入力をオフとし、それらの出
力Tp（τl／Tn）＾およびn^を一定に保持して、パラ メータが推定不能となり不必要な方向へとずれる
のを防止している。なお、このとき、順逆切り換
え中であることを示す信号は、オアゲート１４を
介してスイツチＳ２にも与えられるので、積分要
素８も上記と同様にして制御される。
以上のように、この発明によれば、電動機速度
および電流の各実際値（検出値）から少なくとも
電動機界磁々束、起動時定数および負荷トルクを
推定する模擬装置を設け、これら推定値を用いて
速度調節器の比例ゲインを自動修正して制御系の
安定化を図るものにおいて、電流制限状態で運転
する場合や、変換装置の順、逆切り換えによつて
無制御状態となる場合には、電動機界磁々束およ
び起動時定数を推定する積分器または負荷トル
ク、速度を推定する各積分器の入力を遮断して各
推定値を一定に保持するようにしたヽめ、より安
定な動作が確保されるという利点をもたらすもの
である。
および電流の各実際値（検出値）から少なくとも
電動機界磁々束、起動時定数および負荷トルクを
推定する模擬装置を設け、これら推定値を用いて
速度調節器の比例ゲインを自動修正して制御系の
安定化を図るものにおいて、電流制限状態で運転
する場合や、変換装置の順、逆切り換えによつて
無制御状態となる場合には、電動機界磁々束およ
び起動時定数を推定する積分器または負荷トル
ク、速度を推定する各積分器の入力を遮断して各
推定値を一定に保持するようにしたヽめ、より安
定な動作が確保されるという利点をもたらすもの
である。
なお、この発明は、上述の如き直流電動機ばか
りでなく、これと同様の伝達特性をもつ制御対象
（交流電動機を含む）の制御装置として、広く適
用することができる。
りでなく、これと同様の伝達特性をもつ制御対象
（交流電動機を含む）の制御装置として、広く適
用することができる。
第１図は従来例を示す構成図、第２図はこの発
明の実施例を示す構成図である。 符号説明、１……速度調節器（ASR）、２……
電流調節系（ACR系）、３……界磁要素、４……
起動時定数要素、５……割（除）算器、６……バ
ンドパスフイルタ、７，１１……掛（乗）算器、
８，９，１２……積分要素、１０……比例要素、
Ａ……自動チユーニング回路、Ｓ１〜Ｓ４……ス
イツチ、AD……加算器。
明の実施例を示す構成図である。 符号説明、１……速度調節器（ASR）、２……
電流調節系（ACR系）、３……界磁要素、４……
起動時定数要素、５……割（除）算器、６……バ
ンドパスフイルタ、７，１１……掛（乗）算器、
８，９，１２……積分要素、１０……比例要素、
Ａ……自動チユーニング回路、Ｓ１〜Ｓ４……ス
イツチ、AD……加算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直流電動機の速度実際値と目標値との偏差を
入力され、それが零になるように調節出力を出力
する速度調節器と、該速度調節器の出力を電流指
令値として前記直流電動機の電動機電流を調節す
る電流調節器と、前記速度調節器の比例ゲインを
負荷変動に応じて自動修正する自動チユーニング
手段と、から成る直流電動機の速度制御装置にお
いて、 前記自動チユーニング手段が、 前記電流調節器の調節出力と後記第３の積分手
段８の出力を取り込み乗算することにより電動機
の界磁量を模擬して電動機発生トルクの推定値を
出力する第１の乗算手段１１と、 前記第１の乗算手段１１の出力を入力され積分
することにより前記電動機の起動時定数を模擬し
て電動機速度の推定値を出力する第１の積分手段
１２と、 前記電動機の速度実際値とその推定値との偏差
を入力され積分してその出力を負荷外乱トルクの
推定値として前記第１の積分手段１２の入力側へ
フイードバツクする第２の積分手段９と、 一定周波数の矩形波信号δの発生源と、該矩形
波信号δと前記速度調節器の出力と前記第２の積
分手段９の出力とを加算し後記除算手段５に与え
る加算手段と、 前記電動機の速度実際値とその推定値との偏差
を取り込み前記矩形波信号を抽出して出力するバ
ンドパスフイルタと６と、 前記発生源からの矩形波信号δと前記バンドパ
スフイルタ６からの矩形波信号δ′との間で乗算を
行う第２の乗算手段７と、 該第２の乗算手段７の出力を入力されて積分し
前記両矩形波信号の位相差が90゜になることで前
記第２の乗算手段７の出力が零になると一定出力
を出力するようになる前記第３の積分手段８と、 前記第３の積分手段８の出力を入力され、それ
により前記加算手段の出力を除算して前記電流調
節器へ入力する前記除算手段５と、 から成り、かつ 前記除算手段５の出力から電流制限状態が検出
されたとき、或いは前記電動機の給電回路を構成
する変換器の順逆変換切替中であることが検出さ
れたとき、前記第３の積分手段８の入力を遮断し
てその出力を一定に保持する第１のスイツチ手段
Ｓ２と、 前記電動機の給電回路を構成する変換器の順逆
変換切替中であることが検出されたとき、前記第
２の積分手段９と前記第１の積分手段１２のそれ
ぞれの入力を遮断してそれぞれの出力を一定に保
持する第２のスイツチ手段Ｓ３，Ｓ４と、を具備
したことを特徴とする直流電動機の速度制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58141857A JPS6035977A (ja) | 1983-08-04 | 1983-08-04 | 直流電動機の速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58141857A JPS6035977A (ja) | 1983-08-04 | 1983-08-04 | 直流電動機の速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6035977A JPS6035977A (ja) | 1985-02-23 |
| JPH036746B2 true JPH036746B2 (ja) | 1991-01-30 |
Family
ID=15301776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58141857A Granted JPS6035977A (ja) | 1983-08-04 | 1983-08-04 | 直流電動機の速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6035977A (ja) |
-
1983
- 1983-08-04 JP JP58141857A patent/JPS6035977A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6035977A (ja) | 1985-02-23 |
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