JPH0524756B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電力変換器を介して電動機電流を
制御する電流制御ループの外側に、電動機速度を
制御する速度制御ループを設けるとゝもに、電動
機速度と電動機出力トルク成分とから電動機負荷
トルクを推定する状態観測器（オブザーバ）を設
け、その負荷トルク推定値を上記速度制御ループ
の出力に加算して電動機の出力トルク補償を行な
う可変速駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図はかゝる可変速駆動装置の従来例を示す
ブロツク図である。同図において、１は速度調節
器（ASR）、２は電流調節器（ACR）、３はオブ
ザーバ、４は加減算器、５は電力変換器、６は電
動機、７は速度検出器、８は負荷をそれぞれ示
す。

これは、ACR２を含む電流制御ループ（マイ
ナループ）の外側にASR１を含む速度制御ルー
プ（メジヤーループ）をもつ電動機速度制御系に
おいて、電動機６の磁束または電流を含む出力ト
ルク成分と速度ｎからオブザーバ３により演算さ
れる負荷トルクτ_Lの推定値τ^_L（「＾」印を付して推
定値を表わす。）を、加減算器４によりASR１の
出力に加算してACR２の指令値とすることによ
り、不足分の出力トルクを補償するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような方式では、オブザー
バの入力信号にノイズＮが含まれる場合におい
て、負荷トルク推定値τ^_Lに混入するノイズＮによ
る出力トルクのふらつきを低減し制御系全体の安
定化をはかるべく、入力ノイズ成分を除去して高
い周波数領域を減衰させるためには、応答速度を
抑えた伝達関数となるように制御系を設計しなけ
ればならず、その結果、負荷トルクの急変時には
負荷トルク推定の遅れによつて出力トルクの補償
が遅れ、速度変動抑制効果を充分に発揮できなく
なると云う問題がある。

したがつて、この発明は負荷変動に応じて電動
機を適正に駆動し得る駆動装置を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

電動機の負荷トルク推定用オブザーバの出力側
に、負荷トルク推定値の変化に応じてカツトオフ
周波数を自動調整するローパスフイルタと、負荷
変動時の応答を最適にするための比例増幅器とを
設ける。

〔作用〕

上記の如くすることにより、一定負荷または緩
慢な負荷変動に対しては上記ローパスフイルタの
カツトオフ周波数を下げ、負荷トルク推定値のノ
イズを低減して安定性の向上を図る一方、急激か
つ大幅な負荷変動に対しては信号変化に応じた高
いカツトオフ周波数にし、かつ伝達ゲインを適正
に調整することにより、速度変動抑制効果の向上
を図る。

〔実施例〕

第１図にこの発明の実施例を示す。これは、入
力信号のノイズで演算時の飽和が発生しない範囲
で高速応答が得られる伝達関数となるように設計
された負荷トルク推定用オブサーバ３の出力側
に、重み関数発生器９Ａ、乗算器９Ｂ、積分器９
Ｃおよび加減算器９Ｄ等によつて構成される可変
時定数フイルタ９と、負荷急変時の出力トルクと
速度応答が最適となる値に設定した比例増幅器１
０とを付加し、Kt倍されたフイルタ出力を出力
トルク指令への加算点４に導入して構成される。
重み関数発生器９Ａは第２図のように、負荷トル
ク推定値τ^_Lとフイルタ出力τ _Lとの差ｅの絶対値
｜ｅ｜に対して、しきい値以下のノイズを主と
する領域では関数Kf(e)の最低値Kfmin、またし
きい値以上の信号を主とする領域では関数Kf
(e)の最大値Kfmax、さらにしきい値、の間
のノイズと信号の混在する領域ではKfminと
Kfmaxの間で直線増加する関数Kf(e)の値をそれ
ぞれ出力し、可変フイルタ９の時定数を１／Kf
(e)に調整するはたらきをする。

すなわち、積分器９Ｃの出力をτ _Lとすると、
加減算器９Ｄの出力ｅは、 ｅ＝τ^_L−τ _L となり、積分器９Ｃの出力は乗算器９Ｂの出力が
Kf(e)であることから、 τ _L＝Kf(e)／Ｓ（τ^_L−τ _L） となるので、 τ _L＝１／１＋Ｓ／Kf(e)τ^_L （Ｓはラプラス演算子） となり、偏差ｅの値に応じた可変の時定数Kf(e)
をもつフイルタが構成されていることになる。

速度検出値にノイズの混入する電動機速度制御
系において上記の方式を適用すると、負荷トルク
τ_Lが０から100％にステツプ変化した場合は、第
３図のようになる。すなわち、負荷変化前におい
ては、同図ニに示す負荷トルク推定値τ^_Lはノイズ
のみで偏差の絶対値｜ｅ｜はしきい値より小で
あることから、可変フイルタ９は時定数が最大値
１／Kfminのローパスフイルタとなつて推定値τ^_L
に含まれるノイズを除去し、出力トルクおよび速
度の制御への影響を最小にする。次に、同図イに
示す負荷トルクτ_Lが急変すると、その直後には推
定値τ^_Lが同図ニの如く増加し、偏差の絶対値｜ｅ
｜がしきい値をこえてしきい値以上の値に達
するため、時定数が１／Kminから１／Kmaxへ
と変化して同図ホに示される如くフイルタ出力が
その推定値に高速で追従し、出力トルクを同図ヘ
の如く高速に補償して速度変動を小さく押さえ
る。この過渡的な推定値τ^_Lの変化が収束しはじめ
ると、偏差の絶対値｜ｅ｜がしきい値より小さ
くなつてフイルタの時定数が徐々に大となり、推
定値ノイズを除去しはじめる。さらに、偏差の絶
対値がしきい値より小さくなると、時定数はふ
たたび１／Kfminとなつてノイズ除去効果が最大
になり、負荷変動による過渡変化が収束した場合
においても安定性の高い出力トルク（同図ヘ参
照）と速度実際値（同図ロ参照）の制御を実現す
る。なお、第３図ハは速度検出値の波形を示す。

〔発明の効果〕

この発明によれば、負荷トルク推定用オブサー
バの出力側に負荷トルク推定値に含まれるノイズ
を除去する可変ローパスフイルタと、最適制御の
ための比例増幅器とを設けるようにしたので、負
荷トルクの変化が微小の場合はカツトオフ周波数
の低いローパスフイルタとなつて同推定値のノイ
ズが除去され、これによつて出力トルクと速度の
高安定な制御特性が実現される一方、負荷トルク
の変化が大きい場合は最小の遅れで同推定値を出
力トルク指令に加算することで高速な負荷トルク
の補償が行なわれ、これによつて高い速度変動抑
制効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロツク図、
第２図は重み関数発生器の特性を示す特性図、第
３図は負荷トルク変化に対する第１図の各部の応
答を説明するための波形図、第４図は電動機可変
速駆動装置の従来例を示すブロツク図である。 符号説明、１……速度調節器（ASR）、２……
電流調節器（ACR）、３……状態観測器（オブザ
ーバ）、４，９Ｄ……加減算器、５……電力変換
器、６……電動機、７……速度検出器、８……負
荷、９……可変ローパスフイルタ、９Ａ……重み
関数発生器、９Ｂ……乗算器、９Ｃ……積分器、
１０……比例増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力変換器を介して電動機電流を制御する電
   流制御ループの外側に、電動機速度を制御する速
   度制御ループを設けるとゝもに、電動機速度と電
   動機出力トルク成分とから電動機負荷トルクを推
   定する状態観測器を設け、該負荷トルク推定値を
   前記速度制御ループの出力に加算して電動機の出
   力トルク補償を行なう可変速駆動装置において、 前記状態観測器の出力側に負荷トルク推定値の
   変化に応じてカツトオフ周波数を自動調整するロ
   ーパスフイルタと、 負荷変動時の応答を最適にするための比例増幅
   器と、 を設けてなることを特徴とする電動機の可変速駆
   動装置。