JPH0393486A - 電動機の制御装置 - Google Patents
電動機の制御装置Info
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- JPH0393486A JPH0393486A JP1227800A JP22780089A JPH0393486A JP H0393486 A JPH0393486 A JP H0393486A JP 1227800 A JP1227800 A JP 1227800A JP 22780089 A JP22780089 A JP 22780089A JP H0393486 A JPH0393486 A JP H0393486A
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- 230000000717 retained effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
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- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
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、軸を介して負荷と結合された電動機をマイナ
ーループで電気子電流の制御を行いながらメインループ
で電動機速度の制御を行う電動機の制御装置に関する．
ーループで電気子電流の制御を行いながらメインループ
で電動機速度の制御を行う電動機の制御装置に関する．
従来、この種の制御装置として、本件出願人によって、
制御対象に対する規範モデルを持った補償器を設け、こ
の補償器の出力と速度調節ループ出力における速度調節
器出力とを加算したものを？ｔ流調節ループの入力とし
て制御を行うことにより、軸ねじり振動を制御するもの
が提案されている（特願昭６３ − ２３２００１号）
．
制御対象に対する規範モデルを持った補償器を設け、こ
の補償器の出力と速度調節ループ出力における速度調節
器出力とを加算したものを？ｔ流調節ループの入力とし
て制御を行うことにより、軸ねじり振動を制御するもの
が提案されている（特願昭６３ − ２３２００１号）
．
この既提案の制御装置は、電流！ｊ１節ループの遅れが
Ｏであると仮定していたため、この電流！Ｐ１節ループ
が大きな遅れをもっているような場合には、軸ねじり振
動を抑制できないという問題が発生することがあった．
さらに、軸ねじり振動系のパラメータが不明確あるいは
変動するような場合には、速度ｔｌｉｆｉｆｆループの
応答を最適に保つことができないという欠点があった． そこで、本発明は電流調節ループが大きな遅れをもって
いるような場合でも、その振動を抑制することができる
電動機の制御装置を提供するとともに、軸ねじり振動系
のパラメータが不明確あるいは変動するような場合でも
、新たな調整を行うことなしに、速度ｔＡ節ループを最
適な応答に保つような電動機の制御装置を提供すること
を課題とする。
Ｏであると仮定していたため、この電流！Ｐ１節ループ
が大きな遅れをもっているような場合には、軸ねじり振
動を抑制できないという問題が発生することがあった．
さらに、軸ねじり振動系のパラメータが不明確あるいは
変動するような場合には、速度ｔｌｉｆｉｆｆループの
応答を最適に保つことができないという欠点があった． そこで、本発明は電流調節ループが大きな遅れをもって
いるような場合でも、その振動を抑制することができる
電動機の制御装置を提供するとともに、軸ねじり振動系
のパラメータが不明確あるいは変動するような場合でも
、新たな調整を行うことなしに、速度ｔＡ節ループを最
適な応答に保つような電動機の制御装置を提供すること
を課題とする。
このような課題を解決するために、本発明は、制御対象
に対する規範モデルを持った状態観測器と、この状態観
測器の出力を速度１１節ループに加算したものを補償器
出力とし、電流調節ループの入力として制御を行うこと
を特徴とする。 本発明の一つの実施Ｂ様によれば、補償器は、電動機ト
ルクと状態推定値との差を入力する規範モデルと、この
規範モデル出力と速度実際値との差を所定倍する比例ゲ
イン要素とからなる状Ｊ！！１１１測器と、状態観測器
出力を所定倍して速度調節器出力を所定倍したものに加
算し補償器出力とする加算要素からなる。
に対する規範モデルを持った状態観測器と、この状態観
測器の出力を速度１１節ループに加算したものを補償器
出力とし、電流調節ループの入力として制御を行うこと
を特徴とする。 本発明の一つの実施Ｂ様によれば、補償器は、電動機ト
ルクと状態推定値との差を入力する規範モデルと、この
規範モデル出力と速度実際値との差を所定倍する比例ゲ
イン要素とからなる状Ｊ！！１１１測器と、状態観測器
出力を所定倍して速度調節器出力を所定倍したものに加
算し補償器出力とする加算要素からなる。
本発明によれば、補償器内のモデルへの入力を所定倍し
て取り出し速度調節ループに加算することによって、電
流調節ループが大きな遅れをもっているような場合でも
電流調節ループの遅れを小さくし、かつ、制御対象がモ
デルと等しくなるように補償出力が出るため電流１１節
ループの特性によらず軸ねじり振動を抑制することがで
きるとともに、制御対象のパラメータが不明確あるいは
変動するような場合でも、新たな調整を行うことなしに
速度調節ループを最適な応答に保つことができる． このことを本発明の原理に基づいてさらに詳細に説明す
る． 第１図は本発明の原理を説明するための原理図である．
この第ｌ図において、５０は状態観測器、５１は入力要
素、５２は制御対象、５３は補償器、５３１は制御対象
に対する規範モデル、５３２は補償ゲインＬを有する補
償ゲイン要素、５３３． ５３４は調節ゲインＫを有す
る調節ゲイン要素である。 外乱Ｄ （ｓ） − Ｑとする．人力Ｒ （Ｓ）がＵ
（Ｓ）として制御対象５２とモデル５３１へ与えられる
と、制御対象５２の出力Ｙ （ｓ）とモデル５３１の出
力Ｗ （ｓ）とが発生する．その出力の偏差を補償ゲイ
ン要素５３２により所定倍して得られた状態推定値Ｃ
（ｓ）とＵ （ｓ）の偏差を調節ゲイン要素５３３によ
りさらに所定倍して入力（Ｓ）を所定倍した量へ加算す
る．このようにすると、入力Ｒ （ｓ）と出力Ｙ （ｓ
）の関係は、となり、Ｌ→■、Ｋ→ωのとき、 となって、入力Ｒ （Ｓ）と出力Ｙ （Ｓ）の関係は、
入力要素Ｐ Ａ（Ｓ）と制御対象Ｐ （ｓ）に無関係に
モデルＰａ＋（Ｓ）となる。一方、外乱Ｄ （Ｓ）と出
力Ｙ （ｓ）の関係は入力Ｒ（Ｓ）−０とおくと、 となり、Ｌ→ω、Ｋ→■のとき、 となって出力Ｙ （ｓ）は外乱Ｄ （ｓ）の影響を受け
ないものとなる． 今、入力要素Ｐ ａ （ｓ）と制御対象Ｐ （ｓ）が第
２図で表されるとする．この第２図において、６ｏは電
流調節ループを示すブロックであり、その伝送関数１ は負荷を示すブロックであり、ＴＬは負荷の慣性モーメ
ントに対応する積算分器６１の積分時間である． ６３
． ６２は軸を示すブロックであり、６２はギヤによる
不感帯を示し、６３は積分器でその出力θがキヤの刃と
刃の間の角度を示す．６４は電動機を示すブロックであ
り、Ｔｍは電動機の慣性モーメントに対応する積分器６
４の積分時間である．これらのブロック６１． ６２．
６３． ６４にて、ギヤによる非線形要素を含んだ軸
ねじり振動系を構成している．また、τｒは電動機トル
ク指令、τ、は電動機トルク、ｎ．は電動機速度、τ。 は軸トルク、τ，は負荷トルク、ｎＬは負荷速度を示す
。 第３図は制御対象に対するモデルであり、Ｔ ， １は
積分器６５の積分時間である。 このように入力要素ＰＡ（Ｓ）とＰ （Ｓ）が第２図で
表され、モデルＰ，（ｓ）が第３図で表されるとき、（
２）式で示されるように第２図の電流調節ループの遅れ
を有するギヤが介在した軸ねじり振動系は第３図に示す
積分器６５で置き換えられる。、即ち、電流調節ループ
の遅れにかかわらず振動抑制することができるとともに
、制御対象のパラメータが不明確あるいは変動するよう
な場合でも新たな調整を行うことなしに、速度調節ルー
プを最適な応答に保つことができる．
て取り出し速度調節ループに加算することによって、電
流調節ループが大きな遅れをもっているような場合でも
電流調節ループの遅れを小さくし、かつ、制御対象がモ
デルと等しくなるように補償出力が出るため電流１１節
ループの特性によらず軸ねじり振動を抑制することがで
きるとともに、制御対象のパラメータが不明確あるいは
変動するような場合でも、新たな調整を行うことなしに
速度調節ループを最適な応答に保つことができる． このことを本発明の原理に基づいてさらに詳細に説明す
る． 第１図は本発明の原理を説明するための原理図である．
この第ｌ図において、５０は状態観測器、５１は入力要
素、５２は制御対象、５３は補償器、５３１は制御対象
に対する規範モデル、５３２は補償ゲインＬを有する補
償ゲイン要素、５３３． ５３４は調節ゲインＫを有す
る調節ゲイン要素である。 外乱Ｄ （ｓ） − Ｑとする．人力Ｒ （Ｓ）がＵ
（Ｓ）として制御対象５２とモデル５３１へ与えられる
と、制御対象５２の出力Ｙ （ｓ）とモデル５３１の出
力Ｗ （ｓ）とが発生する．その出力の偏差を補償ゲイ
ン要素５３２により所定倍して得られた状態推定値Ｃ
（ｓ）とＵ （ｓ）の偏差を調節ゲイン要素５３３によ
りさらに所定倍して入力（Ｓ）を所定倍した量へ加算す
る．このようにすると、入力Ｒ （ｓ）と出力Ｙ （ｓ
）の関係は、となり、Ｌ→■、Ｋ→ωのとき、 となって、入力Ｒ （Ｓ）と出力Ｙ （Ｓ）の関係は、
入力要素Ｐ Ａ（Ｓ）と制御対象Ｐ （ｓ）に無関係に
モデルＰａ＋（Ｓ）となる。一方、外乱Ｄ （Ｓ）と出
力Ｙ （ｓ）の関係は入力Ｒ（Ｓ）−０とおくと、 となり、Ｌ→ω、Ｋ→■のとき、 となって出力Ｙ （ｓ）は外乱Ｄ （ｓ）の影響を受け
ないものとなる． 今、入力要素Ｐ ａ （ｓ）と制御対象Ｐ （ｓ）が第
２図で表されるとする．この第２図において、６ｏは電
流調節ループを示すブロックであり、その伝送関数１ は負荷を示すブロックであり、ＴＬは負荷の慣性モーメ
ントに対応する積算分器６１の積分時間である． ６３
． ６２は軸を示すブロックであり、６２はギヤによる
不感帯を示し、６３は積分器でその出力θがキヤの刃と
刃の間の角度を示す．６４は電動機を示すブロックであ
り、Ｔｍは電動機の慣性モーメントに対応する積分器６
４の積分時間である．これらのブロック６１． ６２．
６３． ６４にて、ギヤによる非線形要素を含んだ軸
ねじり振動系を構成している．また、τｒは電動機トル
ク指令、τ、は電動機トルク、ｎ．は電動機速度、τ。 は軸トルク、τ，は負荷トルク、ｎＬは負荷速度を示す
。 第３図は制御対象に対するモデルであり、Ｔ ， １は
積分器６５の積分時間である。 このように入力要素ＰＡ（Ｓ）とＰ （Ｓ）が第２図で
表され、モデルＰ，（ｓ）が第３図で表されるとき、（
２）式で示されるように第２図の電流調節ループの遅れ
を有するギヤが介在した軸ねじり振動系は第３図に示す
積分器６５で置き換えられる。、即ち、電流調節ループ
の遅れにかかわらず振動抑制することができるとともに
、制御対象のパラメータが不明確あるいは変動するよう
な場合でも新たな調整を行うことなしに、速度調節ルー
プを最適な応答に保つことができる．
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する．
第４図は本発明の一実施例を示すブロック図である．こ
の第４図において、ｌはサイリスクレオナード速度制御
装置、２は補償器、３はサイリスク変換器、４は電流検
出器、５は負荷、６は弾性軸、７は直流電動機、８は速
度検出器、９はギヤである． 直流電動機７の電機子回路に給電するサイリスク変換器
３を制御するサイリスクレナオード速度制御装置ｌにお
いて、１１は速度調節器（＾ＳＲ）、１２は電流調節器
（ＡＣＲ）、１３バルス発生器である．電動機７の速度
は速度検出器８にて検出され、速度設定値ｎ′″に等し
くなるように速度調節器１１により調節される． 速度調節器１１の出力は電流調節器ｌ２の電流指令ｉ．
。として与えられ、パルス発生器１３を介してサイリス
タ変換器３により電動機７の電機子電流が制御される． 一方、電動機７と弾性軸６，負荷５およびギャ９より形
成される軸ねじり振動系の補償信号を出力する補償器２
において、２０は電動機モデル、２１．１ ２５は界磁磁束φに対応したゲインφもしくは−を与え
る界磁模擬要素、２２はサンプリング周期ｔを関数にも
つ電動機起動時定数要素、２３は加算要素、２４は遅延
演算子、２６は比例ゲイン要素、２７． ２８は調節ゲ
イン要素、２９は状態観測器である．要素２２．２３．
２４が第３図の積分器６５に相当し、ここではディジ
タル的に構威されている． また、Ｃ （ｉ）は状態推定値、τ．（ｉ）は電動機ト
ルク、ｉ．（ｉ）は状態観測器の電流換算値、ｔａ（ｔ
）は電動機電流、ｎ．（ｉ）は電動機速度、Ｗ（ｉ）は
電動機モデルの出力である．なお、かっこ内のｌはｉ番
目のサンフ゜リングを表している． 制御対象の電動機速度ｎ．（ｉ）とモデルの出力Ｗ（ｉ
）との差に比例ゲインをかけて得られる状態推定値Ｃ（
ｉ）と電動機トルクτ．（ｉ）との偏差の電流換算値ｉ
ｃ（ｉ）に調節ゲイン２７をかけたものと調節器１ｌの
出力に調節ゲイン２８をかけたものとを加算し電流指令
１．１として電流調節器１２へ入力すると、第１図と等
価となる．即ち、電流指令ｉ，。と電動機電流ｌ．との
間に遅れを小さくできるのでギャ９が介在した軸ねじり
振動を抑制することができるとともに、電動機７の起動
時定数、弾性軸６の弾性係数、負荷５の起動時定数が不
明確あるいは、変動するような場合でも新たな調整を行
うことなしに、速度調節ループを最適な応答に保つこと
ができる．さらに（４）式で示したように、外乱に対す
る電動機速度ｎ．の感度を低減することができるので、
速度制御系の応答を損なうことなく軸ねじり振動が抑制
できるとと同時に、制御対象のパラメータの変動に対し
ても、速度調節ループを最適な応答に保つことができる
． なお、本発明は、ギヤが介在する軸ねじり振動系に適用
して特に有効であるが、制御装置としてはギヤが介在し
ない軸ねじり系にも、さらに、軸ねじり振動のない系に
も適用可能であると同時に、制御対象のパラメータが変
動するような系に対しても適用可能である．
の第４図において、ｌはサイリスクレオナード速度制御
装置、２は補償器、３はサイリスク変換器、４は電流検
出器、５は負荷、６は弾性軸、７は直流電動機、８は速
度検出器、９はギヤである． 直流電動機７の電機子回路に給電するサイリスク変換器
３を制御するサイリスクレナオード速度制御装置ｌにお
いて、１１は速度調節器（＾ＳＲ）、１２は電流調節器
（ＡＣＲ）、１３バルス発生器である．電動機７の速度
は速度検出器８にて検出され、速度設定値ｎ′″に等し
くなるように速度調節器１１により調節される． 速度調節器１１の出力は電流調節器ｌ２の電流指令ｉ．
。として与えられ、パルス発生器１３を介してサイリス
タ変換器３により電動機７の電機子電流が制御される． 一方、電動機７と弾性軸６，負荷５およびギャ９より形
成される軸ねじり振動系の補償信号を出力する補償器２
において、２０は電動機モデル、２１．１ ２５は界磁磁束φに対応したゲインφもしくは−を与え
る界磁模擬要素、２２はサンプリング周期ｔを関数にも
つ電動機起動時定数要素、２３は加算要素、２４は遅延
演算子、２６は比例ゲイン要素、２７． ２８は調節ゲ
イン要素、２９は状態観測器である．要素２２．２３．
２４が第３図の積分器６５に相当し、ここではディジ
タル的に構威されている． また、Ｃ （ｉ）は状態推定値、τ．（ｉ）は電動機ト
ルク、ｉ．（ｉ）は状態観測器の電流換算値、ｔａ（ｔ
）は電動機電流、ｎ．（ｉ）は電動機速度、Ｗ（ｉ）は
電動機モデルの出力である．なお、かっこ内のｌはｉ番
目のサンフ゜リングを表している． 制御対象の電動機速度ｎ．（ｉ）とモデルの出力Ｗ（ｉ
）との差に比例ゲインをかけて得られる状態推定値Ｃ（
ｉ）と電動機トルクτ．（ｉ）との偏差の電流換算値ｉ
ｃ（ｉ）に調節ゲイン２７をかけたものと調節器１ｌの
出力に調節ゲイン２８をかけたものとを加算し電流指令
１．１として電流調節器１２へ入力すると、第１図と等
価となる．即ち、電流指令ｉ，。と電動機電流ｌ．との
間に遅れを小さくできるのでギャ９が介在した軸ねじり
振動を抑制することができるとともに、電動機７の起動
時定数、弾性軸６の弾性係数、負荷５の起動時定数が不
明確あるいは、変動するような場合でも新たな調整を行
うことなしに、速度調節ループを最適な応答に保つこと
ができる．さらに（４）式で示したように、外乱に対す
る電動機速度ｎ．の感度を低減することができるので、
速度制御系の応答を損なうことなく軸ねじり振動が抑制
できるとと同時に、制御対象のパラメータの変動に対し
ても、速度調節ループを最適な応答に保つことができる
． なお、本発明は、ギヤが介在する軸ねじり振動系に適用
して特に有効であるが、制御装置としてはギヤが介在し
ない軸ねじり系にも、さらに、軸ねじり振動のない系に
も適用可能であると同時に、制御対象のパラメータが変
動するような系に対しても適用可能である．
本発明によれば、ギヤが何段にも組み合わされた振動系
や制御対象が時間とともに変化していくような系に対し
ても、その出力の応答を良好に保つことができる。
や制御対象が時間とともに変化していくような系に対し
ても、その出力の応答を良好に保つことができる。
第１図は本発明の原理を説明するための原理図、第２図
は第１図における入力要素及び制御対象のブロック図、
第３図は第１図における補償器内のモデルのブロック図
、第４図は本発明の一実施例を示す構成図である。
は第１図における入力要素及び制御対象のブロック図、
第３図は第１図における補償器内のモデルのブロック図
、第４図は本発明の一実施例を示す構成図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）電動機速度を制御する速度調節ループに対し電動機
電流を制御する電流調節ループをマイナーループとして
有する電動機の制御装置において、制御対象に対する規
範モデルを持った状態観測器と、この状態観測器の出力
を前記速度調節ループに加算する加算機能を待った補償
器とを設け、この補償器の出力を前記電流調節ループの
入力として制御を行うことを特徴とする電動機の制御装
置。 ２）前記補償器は、電動機トルクと状態推定値との差を
入力する規範モデルと、この規範モデル出力と速度実際
値との差を所定倍する比例ゲイン要素からなる状態観測
器と、規範モデルへの入力を状態観測器の出力として所
定倍して取り出し速度調節器出力を所定倍したものに加
算して補償器出力とする加算要素とからなることを特徴
とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1227800A JP2923993B2 (ja) | 1989-09-02 | 1989-09-02 | 電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1227800A JP2923993B2 (ja) | 1989-09-02 | 1989-09-02 | 電動機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0393486A true JPH0393486A (ja) | 1991-04-18 |
| JP2923993B2 JP2923993B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=16866587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1227800A Expired - Lifetime JP2923993B2 (ja) | 1989-09-02 | 1989-09-02 | 電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2923993B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7725201B2 (en) * | 2000-12-14 | 2010-05-25 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Feedback control device |
| WO2011093281A1 (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-04 | 三菱電機株式会社 | モータ制御装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5788887A (en) * | 1980-09-29 | 1982-06-02 | Siemens Ag | Rotary speed controller |
| JPS5899279A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-06-13 | Fuji Electric Co Ltd | 直流電動機の速度制御装置 |
-
1989
- 1989-09-02 JP JP1227800A patent/JP2923993B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5788887A (en) * | 1980-09-29 | 1982-06-02 | Siemens Ag | Rotary speed controller |
| JPS5899279A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-06-13 | Fuji Electric Co Ltd | 直流電動機の速度制御装置 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7725201B2 (en) * | 2000-12-14 | 2010-05-25 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Feedback control device |
| WO2011093281A1 (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-04 | 三菱電機株式会社 | モータ制御装置 |
| CN102725956A (zh) * | 2010-01-27 | 2012-10-10 | 三菱电机株式会社 | 马达控制装置 |
| JP5340423B2 (ja) * | 2010-01-27 | 2013-11-13 | 三菱電機株式会社 | モータ制御装置 |
| KR101389616B1 (ko) * | 2010-01-27 | 2014-04-29 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 모터 제어 장치 |
| US8786219B2 (en) | 2010-01-27 | 2014-07-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor control device |
| TWI453556B (zh) * | 2010-01-27 | 2014-09-21 | Mitsubishi Electric Corp | 馬達控制裝置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2923993B2 (ja) | 1999-07-26 |
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