JPH05181503A - 安定化フィードバック制御方法 - Google Patents
安定化フィードバック制御方法Info
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- JPH05181503A JPH05181503A JP3346189A JP34618991A JPH05181503A JP H05181503 A JPH05181503 A JP H05181503A JP 3346189 A JP3346189 A JP 3346189A JP 34618991 A JP34618991 A JP 34618991A JP H05181503 A JPH05181503 A JP H05181503A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価な汎用ＰＧを用いて極低速まで制御でき
る様にロバストで瞬時応答の可能な速度オブザーバのア
ルゴリズムを提供する。 【構成】 速度オブザーバはロバストで低速での瞬時応
答性が要求される。本方法はキャンセレーションを用い
てロバスト化を行い、極低速の応答性は、印加電圧と電
流情報とを用いてＣＰＵサンプル時間毎に修正をかける
様にして瞬時応答できるようにした。汎用の低価格ＰＧ
と併用することで、ＰＧのパルス入力毎に真の速度を計
算し、オブザーバ値を修正していくことで制度を向上さ
せているものである。
る様にロバストで瞬時応答の可能な速度オブザーバのア
ルゴリズムを提供する。 【構成】 速度オブザーバはロバストで低速での瞬時応
答性が要求される。本方法はキャンセレーションを用い
てロバスト化を行い、極低速の応答性は、印加電圧と電
流情報とを用いてＣＰＵサンプル時間毎に修正をかける
様にして瞬時応答できるようにした。汎用の低価格ＰＧ
と併用することで、ＰＧのパルス入力毎に真の速度を計
算し、オブザーバ値を修正していくことで制度を向上さ
せているものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特にフィードバック制御
系のロバストな状態推定を行いその適用技術に関するも
のであり、センサ等から得られる直接検知した状態量の
補正に用いることにより、いかなる運転状態にあっても
安定制御を行う安定化フィードバック制御方法に関する
ものである。
系のロバストな状態推定を行いその適用技術に関するも
のであり、センサ等から得られる直接検知した状態量の
補正に用いることにより、いかなる運転状態にあっても
安定制御を行う安定化フィードバック制御方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的な電動機速度制御系の例による図
３を参照して説明する。
３を参照して説明する。
【０００３】図３は安定化フィードバック制御装置の従
来例を示すもので、１はＰＩ制御装置、２は制御対象で
ある。ここに、Ｒ，Ｙは各々設定入力，状態量であり、
従って速度制御系では、Ｒが速度指令，Ｙが速度検出出
力である。ＫT はトルク発生係数である。
来例を示すもので、１はＰＩ制御装置、２は制御対象で
ある。ここに、Ｒ，Ｙは各々設定入力，状態量であり、
従って速度制御系では、Ｒが速度指令，Ｙが速度検出出
力である。ＫT はトルク発生係数である。
【０００４】すなわち、設定入力Ｒ，状態量Ｙの偏差ｅ
をPI補償要素を通して制御対象に印加することにより、
速度制御系を安定化している。その一般的な安定化調整
としては、慣性Ｊが大きいほど比例ゲインＫP を大きく
し、それに応じて積分ゲインＫI も大きくすることによ
り達成される。
をPI補償要素を通して制御対象に印加することにより、
速度制御系を安定化している。その一般的な安定化調整
としては、慣性Ｊが大きいほど比例ゲインＫP を大きく
し、それに応じて積分ゲインＫI も大きくすることによ
り達成される。
【０００５】このように、図示のごとく通常はPI補償要
素を直列に挿入し、制御対象に応じた比例ゲインＫP お
よび積分ゲインＫI を調整することにより安定化を計っ
ている。
素を直列に挿入し、制御対象に応じた比例ゲインＫP お
よび積分ゲインＫI を調整することにより安定化を計っ
ている。
【０００６】そして、この種の従来技術において状態量
としての速度検出方法は、一般にセンサであるパルス発
電機（ＰＧ）等からのパルス信号を一定時間内で計数
し、その間の時間より速度検出値を得るようにしたもの
である。
としての速度検出方法は、一般にセンサであるパルス発
電機（ＰＧ）等からのパルス信号を一定時間内で計数
し、その間の時間より速度検出値を得るようにしたもの
である。
【０００７】そのため、かような従来技術においては次
のような問題点がある。
のような問題点がある。
【０００８】第１に、例えば極低速になるとパルス信号
間隔が長くなり、一定時間内で速度検出値を演算更新で
きなくなり、結果的に速度情報としてはサンプリング時
間の長い情報となって、制御性能の劣化をきたす。
間隔が長くなり、一定時間内で速度検出値を演算更新で
きなくなり、結果的に速度情報としてはサンプリング時
間の長い情報となって、制御性能の劣化をきたす。
【０００９】第２に、パルス信号が何らかの機械的、電
気的事情により正常な速度信号を示さなくなると、これ
をフィードバックとして使用しているため制御系が異常
となり、制御対象にショックを与えたり、場合によって
はオーバースピードになって大変危険な状態になること
もある。
気的事情により正常な速度信号を示さなくなると、これ
をフィードバックとして使用しているため制御系が異常
となり、制御対象にショックを与えたり、場合によって
はオーバースピードになって大変危険な状態になること
もある。
【００１０】これらの対策として、ＰＧ等のセンサから
直接検出される状態量とともに、制御対象の数式モデル
を活用してオブザーバを構成し、これで直接検出量と同
様の推定状態量を演算し併用することにより、上記第１
及び第２の問題点は解決できる。しかし、一般のオブザ
ーバは制御対象のパラメータ依存性が強いことから、い
わゆるロバスト性に欠け、演算した推定状態量が真値と
大きく異なることがしばしばである。
直接検出される状態量とともに、制御対象の数式モデル
を活用してオブザーバを構成し、これで直接検出量と同
様の推定状態量を演算し併用することにより、上記第１
及び第２の問題点は解決できる。しかし、一般のオブザ
ーバは制御対象のパラメータ依存性が強いことから、い
わゆるロバスト性に欠け、演算した推定状態量が真値と
大きく異なることがしばしばである。
【００１１】これを解決するために、制御対象のパラメ
ータ変動や負荷変動が発生してもその影響を極小にし得
る等価外乱補償機能を有することにより、すなわち、制
御対象の入力量と、その制御対象の状態量に制御対象の
入力から出力にいたる数式モデルの逆関数を乗じた量
と、の差を等価外乱として制御対象の入力に帰還するこ
とにより、制御対象の全パラメータはノミナル値として
記述可能になり、制御対象をノミナル化したうえで推定
状態量を演算決定することにより、直接検出状態量との
差を極小にする技術思想がある。
ータ変動や負荷変動が発生してもその影響を極小にし得
る等価外乱補償機能を有することにより、すなわち、制
御対象の入力量と、その制御対象の状態量に制御対象の
入力から出力にいたる数式モデルの逆関数を乗じた量
と、の差を等価外乱として制御対象の入力に帰還するこ
とにより、制御対象の全パラメータはノミナル値として
記述可能になり、制御対象をノミナル化したうえで推定
状態量を演算決定することにより、直接検出状態量との
差を極小にする技術思想がある。
【００１２】本願出願人は先に特開平3-025505号にてこ
の技術思想の基本になっている技術として「多機能形制
御装置」を提案している。この提案においては、等価外
乱補償部は速度制御系の例として記述されており、ここ
にその要点を示す。
の技術思想の基本になっている技術として「多機能形制
御装置」を提案している。この提案においては、等価外
乱補償部は速度制御系の例として記述されており、ここ
にその要点を示す。
【００１３】図４はこの技術思想による等価外乱補償部
の説明のために示したもので、３が外乱補償部である。
また、図５は等価外乱補償後の制御対象部分を示したも
のである。
の説明のために示したもので、３が外乱補償部である。
また、図５は等価外乱補償後の制御対象部分を示したも
のである。
【００１４】図４においては、指令Ｔ* （速度制御の場
合はトルク指令）と速度検出出力Ｙの情報を活用して等
価外乱を算出し、これを指令Ｔ* に加算することにより
構成される。ここに、ＴL （Ｓ）は負荷外乱、ω（Ｓ）
は回転速度である。そして、図示の等価外乱補償部３に
よる補償をすることにより、図４に示すトルク発生係数
ＫT はノミナル値ＫT # で表現でき、制御対象２は図５
に示すごとく全パラメータを２’で示したようにノミナ
ル値で表現できると共に、負荷外乱ＴL （Ｓ）は消去で
きる。ただし、 Ｊ# は制御対象の慣性のノミナル値 Ｄ# は制御対象の粘性係数のノミナル値 である。
合はトルク指令）と速度検出出力Ｙの情報を活用して等
価外乱を算出し、これを指令Ｔ* に加算することにより
構成される。ここに、ＴL （Ｓ）は負荷外乱、ω（Ｓ）
は回転速度である。そして、図示の等価外乱補償部３に
よる補償をすることにより、図４に示すトルク発生係数
ＫT はノミナル値ＫT # で表現でき、制御対象２は図５
に示すごとく全パラメータを２’で示したようにノミナ
ル値で表現できると共に、負荷外乱ＴL （Ｓ）は消去で
きる。ただし、 Ｊ# は制御対象の慣性のノミナル値 Ｄ# は制御対象の粘性係数のノミナル値 である。
【００１５】以上が「多機能形制御装置」の概要である
が、図５よりつぎの式(1) が得られる。
が、図５よりつぎの式(1) が得られる。
【数１】 ＫT # Ｔ* （Ｓ）＝Ｊ# Ｓω（Ｓ）＋Ｄ# ω（Ｓ） ………………(1) さらに、これを差分化すると、式(2) となる。
【数２】 ω(n+1) ＝（ＴS ／Ｊ# ) ［ＫT # Ｔ* (n) −Ｄ# ω(n) ］＋ω(n) …(2) また、後退差分をとると式(3), (4)となる。
【数３】 ω(n) ＝（ＫT # ／Ｊ# ) ＴS Ｔ(n-1) * ＋［１−（Ｄ# ／Ｊ# ）ＴS ］ω(n-1) ……………………(3)
【数４】 ω(n+1) ＝（ＫT # ／Ｊ# ) ＴS Ｔ(n) * ＋［１−（Ｄ# ／Ｊ# ）ＴS ］［（Ｋ# ／Ｊ# ) ＴS Ｔ(n-1) * ＋｛１−（Ｄ# ／Ｊ# ）ＴS ｝ω(n-1) ］…(4) ただし、 ＴS はＣＰＵ演算サンプル時間 Ｔ* (n) は現サンプルのトルク指令 ω(n) は現サンプル時点での回転速度（未知） ω(n-1) 前サンプル時点での回転速度（既知） ω(n+1) 次サンプル時点での回転速度（推定値）
【００１６】さらに、上式に基づいて実用に供される具
体例を次に説明する。ＣＰＵサンプル時間ＴS は、ＣＰ
ＵにＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）を用いる
と、通常100(μs)位であり、式(3) は100(μs)毎に演算
されて第２の状態量（推定速度）となり、またＰＧによ
り直接検出される回転速度は第１の状態量（実速度）で
あり、高速時は通常約１(ms)毎に演算される。
体例を次に説明する。ＣＰＵサンプル時間ＴS は、ＣＰ
ＵにＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）を用いる
と、通常100(μs)位であり、式(3) は100(μs)毎に演算
されて第２の状態量（推定速度）となり、またＰＧによ
り直接検出される回転速度は第１の状態量（実速度）で
あり、高速時は通常約１(ms)毎に演算される。
【００１７】これより、式(3), (4)による推定速度が約
10回演算される毎にＰＧによる実速度が演算出力され、
式(3), (4)のω(n+1) ，ω(n) またはω(n-1) と比較さ
れ、差があるときは適当な重み関数（通常は定数または
一次遅れ）を通して修正されるものとなる。
10回演算される毎にＰＧによる実速度が演算出力され、
式(3), (4)のω(n+1) ，ω(n) またはω(n-1) と比較さ
れ、差があるときは適当な重み関数（通常は定数または
一次遅れ）を通して修正されるものとなる。
【００１８】さらには、ＣＰＵに遅い汎用のＣＰＵが使
用された場合、ＣＰＵ演算サンプル時間が長くなって１
(ms)を超えることがあるが、ＰＧによる実速度を別な手
段で高速演算できれば、常にその実速度をフィードバッ
クに使用すればよいことは勿論である。
用された場合、ＣＰＵ演算サンプル時間が長くなって１
(ms)を超えることがあるが、ＰＧによる実速度を別な手
段で高速演算できれば、常にその実速度をフィードバッ
クに使用すればよいことは勿論である。
【００１９】この様に式(3), (4)はパラメータ定数は全
てノミナル値で表されるので、ＣＰＵのサンプる時間毎
に瞬時速度が正確に演算できるが、問題は、極低速にな
りＰＧからのパルス間隔が長くなり推定速度の修正間隔
が長くなった時であって、式(3), (4)はそのような場合
でもトルク指令の変化に追従できるので、この様な場合
でも比較的正しい瞬時速度を出力するが、正確さは低下
する。
てノミナル値で表されるので、ＣＰＵのサンプる時間毎
に瞬時速度が正確に演算できるが、問題は、極低速にな
りＰＧからのパルス間隔が長くなり推定速度の修正間隔
が長くなった時であって、式(3), (4)はそのような場合
でもトルク指令の変化に追従できるので、この様な場合
でも比較的正しい瞬時速度を出力するが、正確さは低下
する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】極低速でＰＧパルス間
隔が長くなることによる制御性の低下は、ＰＧの歯数を
多くすることが一つの対策ではあるが、ＰＧが高価格に
なり、又信頼性も低下するので、本発明では汎用の低価
格のＰＧでも制御性の低下をきたさない安定化フィード
バック制御方法を提供しようとするものである。
隔が長くなることによる制御性の低下は、ＰＧの歯数を
多くすることが一つの対策ではあるが、ＰＧが高価格に
なり、又信頼性も低下するので、本発明では汎用の低価
格のＰＧでも制御性の低下をきたさない安定化フィード
バック制御方法を提供しようとするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明による安定化フィ
ードバック制御方法は、制御指令に制御対象の状態量を
フィードバックし、その偏差量をＰ（比例）およびＩ
（積分）等からなる安定化補償手段を通して該制御対象
に入力するようにした安定化フィードバック制御方法に
おいて、前記制御対象の印加入力量と、該制御対象の状
態量とを用いて等価外乱を推定するとともに、この等価
外乱の推定量を制御対象の入力側に帰還させ、前記制御
対象の入力量と状態量間の数式モデルより該安定化フィ
ードバック装置の状態量を推定し、その推定状態量をフ
ィードバック量としてまたはフィードバック量の一部と
して用いるようにしたフィードバック制御方法におい
て、該等価外乱を推定するための制御対象の状態量を、
該制御対象に印加する電圧、電流相当量により修正する
ことを特徴とするものである。
ードバック制御方法は、制御指令に制御対象の状態量を
フィードバックし、その偏差量をＰ（比例）およびＩ
（積分）等からなる安定化補償手段を通して該制御対象
に入力するようにした安定化フィードバック制御方法に
おいて、前記制御対象の印加入力量と、該制御対象の状
態量とを用いて等価外乱を推定するとともに、この等価
外乱の推定量を制御対象の入力側に帰還させ、前記制御
対象の入力量と状態量間の数式モデルより該安定化フィ
ードバック装置の状態量を推定し、その推定状態量をフ
ィードバック量としてまたはフィードバック量の一部と
して用いるようにしたフィードバック制御方法におい
て、該等価外乱を推定するための制御対象の状態量を、
該制御対象に印加する電圧、電流相当量により修正する
ことを特徴とするものである。
【００２２】制御対象が電動機であり、その状態量とし
て速度をとる場合は、一次電圧から一次電流による抵抗
降下を減じ、その値を磁束相当量で除した値の時間変化
量を用いて該制御対象の状態量を修正することを特徴と
する。
て速度をとる場合は、一次電圧から一次電流による抵抗
降下を減じ、その値を磁束相当量で除した値の時間変化
量を用いて該制御対象の状態量を修正することを特徴と
する。
【００２３】制御対象の状態量を、センサにより検出さ
れた量を基にマイクロプロセッサ等にて演算決定の上こ
れを第１の状態量とするとともに、前記推定状態量の導
出手法によりマイクロプロセッサ等にて演算決定の上こ
れを第２の状態量とし、前記第１の状態量が一定時間内
に演算更新されている場合はその値をフィードバック量
として用いるとともに、その間前記第２の状態量は第１
の状態量を正として修正し、かつ第１の状態量が一定時
間内に演算更新されない場合は前記第２の状態量をフィ
ードバック量として用いるとともに、ある時間経過後に
第１の状態量が演算更新されたときその値を正として第
２の状態量を修正させるようにする。
れた量を基にマイクロプロセッサ等にて演算決定の上こ
れを第１の状態量とするとともに、前記推定状態量の導
出手法によりマイクロプロセッサ等にて演算決定の上こ
れを第２の状態量とし、前記第１の状態量が一定時間内
に演算更新されている場合はその値をフィードバック量
として用いるとともに、その間前記第２の状態量は第１
の状態量を正として修正し、かつ第１の状態量が一定時
間内に演算更新されない場合は前記第２の状態量をフィ
ードバック量として用いるとともに、ある時間経過後に
第１の状態量が演算更新されたときその値を正として第
２の状態量を修正させるようにする。
【００２４】前記第１の状態量が一定時間内に演算更新
されている場合において、第１の状態量の絶対値または
その時間当たりの変化量の絶対値が前記第２の状態量の
それに比してある値以上に大きくなったとき、該第２の
状態量を優先してフィードバック量として用いるととも
に、その期間がある時間以上継続したときに前記センサ
の異常として判定し、また第１の状態量が一定時間以内
に演算更新されない場合には前記第２の状態量をフィー
ドバック量として用いるとともに、該第２の状態量が一
定量以上になりある時間経過しても第１の状態量が演算
更新されないときセンサの異常として判定するようにす
る。
されている場合において、第１の状態量の絶対値または
その時間当たりの変化量の絶対値が前記第２の状態量の
それに比してある値以上に大きくなったとき、該第２の
状態量を優先してフィードバック量として用いるととも
に、その期間がある時間以上継続したときに前記センサ
の異常として判定し、また第１の状態量が一定時間以内
に演算更新されない場合には前記第２の状態量をフィー
ドバック量として用いるとともに、該第２の状態量が一
定量以上になりある時間経過しても第１の状態量が演算
更新されないときセンサの異常として判定するようにす
る。
【００２５】前記第２の状態量はマイクロプロセッサ等
により演算サンプル時間毎に演算されるとともに、一方
前記第１の状態量を演算更新する時間が該演算サンプル
時間より長いとき前記第２の状態量をフィードバックと
して用い、かつ該第２の状態量は第１の状態量が演算更
新された時点でその値を正として修正されるようにす
る。
により演算サンプル時間毎に演算されるとともに、一方
前記第１の状態量を演算更新する時間が該演算サンプル
時間より長いとき前記第２の状態量をフィードバックと
して用い、かつ該第２の状態量は第１の状態量が演算更
新された時点でその値を正として修正されるようにす
る。
【００２６】前記第２の状態量が一定量以上なってある
時間以上経過しても前記第１の状態量が演算更新されな
いとき、前記センサの異常として判定するようにする。
時間以上経過しても前記第１の状態量が演算更新されな
いとき、前記センサの異常として判定するようにする。
【００２７】
【作用】具体例で示すと、汎用ＰＧとして600P/Rを標準
として採用しているが、低速時として例えば１rpm を考
えると、ＰＧのパルス間隔は100ms になる。すなわち式
(3), (4)はＣＰＵのサンプル時間 (上述の例では 100μ
s)毎に瞬時速度を演算しているが、これが正確であるた
めには上述の等価外乱補償部が常に正しい補償をしてい
る必要がある。上述の極低速の１rpm 付近では、指令変
化に対しては瞬時にトルク指令Ｔ(n) * ，Ｔ(n-1) * の
変化となって現れるので、制御性の低下はないが、速度
ω(n) の変化に対しては最大100ms 後でないと応答しな
いことになる。そこで本発明では、制御上常に瞬時監視
している電圧、電流検出値を用いて上述の100ms 以下の
短時間域の速度変化を推定使用とするものである。以下
詳細に説明する。
として採用しているが、低速時として例えば１rpm を考
えると、ＰＧのパルス間隔は100ms になる。すなわち式
(3), (4)はＣＰＵのサンプル時間 (上述の例では 100μ
s)毎に瞬時速度を演算しているが、これが正確であるた
めには上述の等価外乱補償部が常に正しい補償をしてい
る必要がある。上述の極低速の１rpm 付近では、指令変
化に対しては瞬時にトルク指令Ｔ(n) * ，Ｔ(n-1) * の
変化となって現れるので、制御性の低下はないが、速度
ω(n) の変化に対しては最大100ms 後でないと応答しな
いことになる。そこで本発明では、制御上常に瞬時監視
している電圧、電流検出値を用いて上述の100ms 以下の
短時間域の速度変化を推定使用とするものである。以下
詳細に説明する。
【００２８】誘導電動機の高性能制御の例で説明する
が、出願人らは従来よりこの種の制御に瞬時空間ベクト
ル制御を研究開発してきており、市場要求に答えてい
る。この制御の特徴は検出の容易な一次電圧、一次電流
情報を用いて磁束とトルクを制御している点であり、一
般に次式で示される。
が、出願人らは従来よりこの種の制御に瞬時空間ベクト
ル制御を研究開発してきており、市場要求に答えてい
る。この制御の特徴は検出の容易な一次電圧、一次電流
情報を用いて磁束とトルクを制御している点であり、一
般に次式で示される。
【数５】 Ψ1 ＝∫（Ｖ1 −Ｒ1 Ｉ1 ）dt ……(5)
【数６】 Ｔ＝｜Ψ1 ×Ｉ1 ｜ ……(6) ここで、 Ψ1 は一次鎖交磁束ベクトル Ｖ1 は一次電圧ベクトル Ｉ1 は一次電流ベクトル Ｒ1 は一次巻線抵抗 Ｔは瞬時トルク
【００２９】式(5) は、
【数７】 dΨ1 ／dt＝Ｖ1 −Ｒ1 Ｉ1 ……(7) となり、式(7) の右辺は一次鎖交磁束の時間変化であ
り、磁束一定制御の場合は一次鎖交磁束ベクトルの回転
角速度ω1 に相当し、次式が成立する。
り、磁束一定制御の場合は一次鎖交磁束ベクトルの回転
角速度ω1 に相当し、次式が成立する。
【数８】 ω1(Ｓ) ＝｜Ｖ1 −Ｒ1 Ｉ1 ｜／｜Ψ1 ｜ ……(8) 一方ω1(Ｓ) は式(1) のω（Ｓ）、すなわち電動機の回
転速度と同一ではないが、その時間変化分を見ると同一
と考えられる。なぜなら、
転速度と同一ではないが、その時間変化分を見ると同一
と考えられる。なぜなら、
【数９】 ω（Ｓ）＝ω1(Ｓ) −ωS （Ｓ） ……(9) であり（但しωS （Ｓ）はすべり角速度）、例えば、負
荷急変時の短時間域では式(1) のトルク指令Ｔ* （Ｓ）
は一定なので、すべり角速度ωS （Ｓ）も一定であるた
めである。
荷急変時の短時間域では式(1) のトルク指令Ｔ* （Ｓ）
は一定なので、すべり角速度ωS （Ｓ）も一定であるた
めである。
【００３０】この様に式(8) より、一次鎖交磁束ベクト
ルΨ1 は一定なので、一次電圧ベクトルＶ1 と一次電流
ベクトルＩ1 とを瞬時検出した上、その時間変化量を用
いてω（Ｓ）を補正すれば、上述の例のごとく100ms を
待たずに、ＣＰＵのサンプル時間 100μs 毎にω（Ｓ）
を瞬時検出できる。
ルΨ1 は一定なので、一次電圧ベクトルＶ1 と一次電流
ベクトルＩ1 とを瞬時検出した上、その時間変化量を用
いてω（Ｓ）を補正すれば、上述の例のごとく100ms を
待たずに、ＣＰＵのサンプル時間 100μs 毎にω（Ｓ）
を瞬時検出できる。
【００３１】尚、一次電流ベクトルＩ1 はDCCT等で簡単
に検出でき、一次電圧ベクトルＶ1 は直接電動機端子電
圧を検出してもよいが、インバータの直流電圧とインバ
ータ制御変数とを使って推定してもよい。また、極低速
時は一次電圧ベトクルＶ1 はほぼ一定として扱っても、
本発明の高性能制御にはそれほどの影響は与えない。
に検出でき、一次電圧ベクトルＶ1 は直接電動機端子電
圧を検出してもよいが、インバータの直流電圧とインバ
ータ制御変数とを使って推定してもよい。また、極低速
時は一次電圧ベトクルＶ1 はほぼ一定として扱っても、
本発明の高性能制御にはそれほどの影響は与えない。
【００３２】また、本説明では請求項７に示すフィード
フォワード補償部の効果を他の説明の便宜上述べていな
いが、制御対象の伝達関数１／（ＪＳ＋Ｄ）の逆関数で
あるＪＳ＋Ｄを用いたフィードフォワード補償部を用い
れば、前記特開平3-025505号に述べた内容と同一性能を
発揮することは当然である。
フォワード補償部の効果を他の説明の便宜上述べていな
いが、制御対象の伝達関数１／（ＪＳ＋Ｄ）の逆関数で
あるＪＳ＋Ｄを用いたフィードフォワード補償部を用い
れば、前記特開平3-025505号に述べた内容と同一性能を
発揮することは当然である。
【００３３】
【実施例】さらに本発明を実施例図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
【００３４】図１は本発明の技術思想の理解を容易にす
るため図３に類して示したブロック線図であり、ｒは最
終指令出力である。図中、図３及び図４と同一符号は同
一機能を有する部分を示す。
るため図３に類して示したブロック線図であり、ｒは最
終指令出力である。図中、図３及び図４と同一符号は同
一機能を有する部分を示す。
【００３５】また、図２は図１に示した主要ブロックに
対する主要ハード構成例を示している。CPU は汎用マイ
クロプロセッサでもよいが、ディジタルシグナルプロセ
ッサ(DSP) を用いれば、より高速演算が可能である。RO
M, RAMはメモリ素子であり、Ｄ−Ｉ／Ｏはディジタル入
出力であって、ＰＧ出力等が入力される。Analogue−Ｉ
／Ｏは最終速度指令ｒ（アナログの場合）や一次電圧ベ
クトル、一次電流ベクトル等を入力する。
対する主要ハード構成例を示している。CPU は汎用マイ
クロプロセッサでもよいが、ディジタルシグナルプロセ
ッサ(DSP) を用いれば、より高速演算が可能である。RO
M, RAMはメモリ素子であり、Ｄ−Ｉ／Ｏはディジタル入
出力であって、ＰＧ出力等が入力される。Analogue−Ｉ
／Ｏは最終速度指令ｒ（アナログの場合）や一次電圧ベ
クトル、一次電流ベクトル等を入力する。
【００３６】すなわち、図１及び図２においては、例え
ば指令設定走査などにより設定入力であるＲが変化させ
られて最終指令出力ｒを得るものとすると、この最終指
令出力ｒと状態量の一部である出力Ｙの偏差ｅをＰＩ制
御装置１等からなる安定化補償を施して、その出力がト
ルク指令Ｔ* （Ｓ）となる。トルク指令Ｔ* （Ｓ）はパ
ワーアクチュエータを通すことにより、ゲインのトルク
発生係数ＫT を掛けて制御対象２に加えられる。一方、
トルク指令Ｔ* （Ｓ）と出力Ｙとを入力として演算結果
を同じく安定化補償の出力に加算されるものである。
ば指令設定走査などにより設定入力であるＲが変化させ
られて最終指令出力ｒを得るものとすると、この最終指
令出力ｒと状態量の一部である出力Ｙの偏差ｅをＰＩ制
御装置１等からなる安定化補償を施して、その出力がト
ルク指令Ｔ* （Ｓ）となる。トルク指令Ｔ* （Ｓ）はパ
ワーアクチュエータを通すことにより、ゲインのトルク
発生係数ＫT を掛けて制御対象２に加えられる。一方、
トルク指令Ｔ* （Ｓ）と出力Ｙとを入力として演算結果
を同じく安定化補償の出力に加算されるものである。
【００３７】かようにして、かかる実用例は前述したよ
うな解決手段と同様な機能を有してなり、格別な作用効
果を得るものである。
うな解決手段と同様な機能を有してなり、格別な作用効
果を得るものである。
【００３８】なお、第１の状態量及び第２の状態量をフ
ィードバック量として用いる場合、そのフィードバック
量を監視することにより、例えば、時間量として捕ら
え、あるいはリミッタを設ける手法は慣用技術を用いる
ことでも、フィードバック量の異常検知可能であり、こ
れよりセンサの異常として適切にフィードバック量の判
定を行うものとすれば検知し得ることは明らかである。
ィードバック量として用いる場合、そのフィードバック
量を監視することにより、例えば、時間量として捕ら
え、あるいはリミッタを設ける手法は慣用技術を用いる
ことでも、フィードバック量の異常検知可能であり、こ
れよりセンサの異常として適切にフィードバック量の判
定を行うものとすれば検知し得ることは明らかである。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、状
態量の検出としてセンサによる直接検出値を基本として
いるものの、センサ回路設置に伴う制御性能の劣化に対
する補償として推定状態量を用い、またオブザーバを使
用してロバスト性が補償されないことに対して、上述し
たごとく等価外乱補償を行い、パラメータ変動や負荷変
動等の外乱が発生しても推定状態量にはほとんど影響を
与えなくし、推定状態量のロバスト性を確保するととも
に、センサによる直接検出した状態量の信頼性低下を補
償した。また、電動機制御において、極低速域で負荷変
動等による速度の急変が発生した場合の等価外乱補償性
能劣化に対しては、瞬時に検出できる一次電圧、一次電
流量より、速度の急変をＣＰＵサンプル時間毎に修正で
きる手法を付加することで解決した、最適な安定化フィ
ードバック制御を行い得る装置を提供できる。
態量の検出としてセンサによる直接検出値を基本として
いるものの、センサ回路設置に伴う制御性能の劣化に対
する補償として推定状態量を用い、またオブザーバを使
用してロバスト性が補償されないことに対して、上述し
たごとく等価外乱補償を行い、パラメータ変動や負荷変
動等の外乱が発生しても推定状態量にはほとんど影響を
与えなくし、推定状態量のロバスト性を確保するととも
に、センサによる直接検出した状態量の信頼性低下を補
償した。また、電動機制御において、極低速域で負荷変
動等による速度の急変が発生した場合の等価外乱補償性
能劣化に対しては、瞬時に検出できる一次電圧、一次電
流量より、速度の急変をＣＰＵサンプル時間毎に修正で
きる手法を付加することで解決した、最適な安定化フィ
ードバック制御を行い得る装置を提供できる。
【図１】本発明の技術思想の理解を容易にするために示
したブロック線図である。
したブロック線図である。
【図２】図１に示した主要ブロックに対する主要ハード
構成例を示している。
構成例を示している。
【図３】安定化フィードバック制御装置の従来例を示す
ブロック線図である。
ブロック線図である。
【図４】この等価外乱補償の技術思想による等価外乱補
償部の説明のために示したブロック線図である。
償部の説明のために示したブロック線図である。
【図５】等価外乱補償後の制御対象部分を示したブロッ
ク線図である。
ク線図である。
１ ＰＩ制御装置 ２，２’制御対象 ３ 等価外乱補償部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】尚、一次電流ベクトルＩ1 はDCCT等で簡単
に検出でき、一次電圧ベクトルＶ1 は直接電動機端子電
圧を検出してもよいが、インバータの直流電圧とインバ
ータ制御変数とを使って推定してもよい。また、極低速
時は一次電圧ベクトルＶ1 はほぼ一定として扱っても、
本発明の高性能制御にはそれほどの影響は与えない。以
上の説明では、電圧，電流相当量を活用することにより
制御対象の状態量を演算サンプル時間毎に高速に演算，
修正する手法について、電動機の一次鎖交磁束ベクトル
の時間変化に着目して説明したが、これらは誘導電動機
のベクトル制御理論を用いて二次鎖交磁束ベクトルに着
目して説明しても、同様に高速に演算，修正できること
は当然である。
に検出でき、一次電圧ベクトルＶ1 は直接電動機端子電
圧を検出してもよいが、インバータの直流電圧とインバ
ータ制御変数とを使って推定してもよい。また、極低速
時は一次電圧ベクトルＶ1 はほぼ一定として扱っても、
本発明の高性能制御にはそれほどの影響は与えない。以
上の説明では、電圧，電流相当量を活用することにより
制御対象の状態量を演算サンプル時間毎に高速に演算，
修正する手法について、電動機の一次鎖交磁束ベクトル
の時間変化に着目して説明したが、これらは誘導電動機
のベクトル制御理論を用いて二次鎖交磁束ベクトルに着
目して説明しても、同様に高速に演算，修正できること
は当然である。
Claims (7)
- 【請求項１】 制御指令に制御対象の状態量をフィード
バックし、その偏差量をＰ（比例）およびＩ（積分）等
からなる安定化補償手段を通して該制御対象に入力する
ようにした安定化フィードバック制御方法において、前
記制御対象の印加入力量と、該制御対象の状態量とを用
いて等価外乱を推定するとともに、この等価外乱の推定
量を制御対象の入力側に帰還させ、前記制御対象の入力
量と状態量間の数式モデルより該安定化フィードバック
装置の状態量を推定し、その推定状態量をフィードバッ
ク量としてまたはフィードバック量の一部として用いる
ようにしたフィードバック制御方法において、該等価外
乱を推定するための制御対象の状態量を、該制御対象に
印加する電圧、電流相当量により修正することを特徴と
する安定化フィードバック制御方法。 - 【請求項２】 制御対象が電動機であり、その状態量と
して速度をとる場合は、一次電圧相当量から一次電流相
当量による抵抗降下を減じ、その値を磁束相当量で除し
た値の時間変化量を用いて該制御対象の状態量を修正す
ることを特徴とする請求項１記載の安定化フィードバッ
ク制御方法。 - 【請求項３】 制御対象の状態量を、センサにより検出
された量を基にマイクロプロセッサ等にて演算決定の上
これを第１の状態量とするとともに、前記推定状態量の
導出手法によりマイクロプロセッサ等にて演算決定の上
これを第２の状態量とし、前記第１の状態量が一定時間
内に演算更新されている場合はその値をフィードバック
量として用いるとともに、その間前記第２の状態量は第
１の状態量を正として修正し、かつ第１の状態量が一定
時間内に演算更新されない場合は前記第２の状態量をフ
ィードバック量として用いるとともに、ある時間経過後
に第１の状態量が演算更新されたときその値を正として
第２の状態量を修正させるようにした請求項１記載の安
定化フィードバック制御方法。 - 【請求項４】 前記第１の状態量が一定時間内に演算更
新されている場合において、第１の状態量の絶対値また
はその時間当たりの変化量の絶対値が前記第２の状態量
のそれに比してある値以上に大きくなったとき、該第２
の状態量を優先してフィードバック量として用いるとと
もに、その期間がある時間以上継続したときに前記セン
サの異常として判定し、また第１の状態量が一定時間以
内に演算更新されない場合には前記第２の状態量をフィ
ードバック量として用いるとともに、該第２の状態量が
一定量以上になりある時間経過しても第１の状態量が演
算更新されないときセンサの異常として判定するように
した請求項３記載の安定化フィードバック制御方法。 - 【請求項５】 前記請求項３記載の第２の状態量はマイ
クロプロセッサ等により演算サンプル時間毎に演算され
るとともに、一方前記第１の状態量を演算更新する時間
が該演算サンプル時間より長いとき前記第２の状態量を
フィードバックとして用い、かつ該第２の状態量は第１
の状態量が演算更新された時点でその値を正として修正
されるようにした請求項１又は請求項２記載の安定化フ
ィードバック制御方法。 - 【請求項６】 前記第２の状態量が一定量以上なってあ
る時間以上経過しても前記第１の状態量が演算更新され
ないとき、前記センサの異常として判定するようにした
請求項５記載の安定化フィードバック制御方法。 - 【請求項７】 前記制御指令を制御対象の数式モデルの
逆関数の形に構成した補償装置を通して安定化補償装置
の出力に印加するフィードフォワード補償部を設けたこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の安定
化フィードバック制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3346189A JPH05181503A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 安定化フィードバック制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3346189A JPH05181503A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 安定化フィードバック制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05181503A true JPH05181503A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=18381713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3346189A Pending JPH05181503A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 安定化フィードバック制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05181503A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07325019A (ja) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | Meidensha Corp | 車両速度制御装置 |
| JP2008046785A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Gunma Univ | 内部モデル制御装置および内部モデル制御方法 |
| CN113666313A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-11-19 | 玖陆零信安创(盐城)科技有限公司 | 一种墙面装修施工用转向移动调节扶梯 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59117478A (ja) * | 1982-12-21 | 1984-07-06 | Fanuc Ltd | サ−ボモ−タの速度検出方式 |
| JPH0325505A (ja) * | 1989-06-22 | 1991-02-04 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 多機能形制御装置 |
| JPH03142502A (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-18 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 安定化フィードバック制御方法 |
| WO1991012656A1 (en) * | 1990-02-12 | 1991-08-22 | Joensson Ragnar | Method and apparatus for controlling an ac induction motor by indirect measurement of the air-gap voltage |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP3346189A patent/JPH05181503A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59117478A (ja) * | 1982-12-21 | 1984-07-06 | Fanuc Ltd | サ−ボモ−タの速度検出方式 |
| JPH0325505A (ja) * | 1989-06-22 | 1991-02-04 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 多機能形制御装置 |
| JPH03142502A (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-18 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 安定化フィードバック制御方法 |
| WO1991012656A1 (en) * | 1990-02-12 | 1991-08-22 | Joensson Ragnar | Method and apparatus for controlling an ac induction motor by indirect measurement of the air-gap voltage |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07325019A (ja) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | Meidensha Corp | 車両速度制御装置 |
| JP2008046785A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Gunma Univ | 内部モデル制御装置および内部モデル制御方法 |
| CN113666313A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-11-19 | 玖陆零信安创(盐城)科技有限公司 | 一种墙面装修施工用转向移动调节扶梯 |
| CN113666313B (zh) * | 2021-09-06 | 2022-04-01 | 玖陆零信安创(盐城)科技有限公司 | 一种墙面装修施工用转向移动调节扶梯 |
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