JPH05260777A - 電動機の速度検出方法 - Google Patents
電動機の速度検出方法Info
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- JPH05260777A JPH05260777A JP4052994A JP5299492A JPH05260777A JP H05260777 A JPH05260777 A JP H05260777A JP 4052994 A JP4052994 A JP 4052994A JP 5299492 A JP5299492 A JP 5299492A JP H05260777 A JPH05260777 A JP H05260777A
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- speed detection
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 負荷トルク推定オブザーバの速度推定部を利
用して加減速トルクに見合った速度予測を行う。 【構成】 負荷トルク推定オブザーバ３０のトルク指令
τM＊とトルク推定値τLIとの差の前回値に機械時定数
ＴM＊と速度制御周期ＴSで決定される速度変化率ＴS／
ＴM＊を乗算した乗算部３３の出力に、検出遅れ補償回
路４０においての検出速度平均値の速度検出の中間時点
から次回の速度制御までの時間ＴYと速度制御周期ＴSと
の比ＴY／ＴSを乗算して検出遅れ補償データ△ＮCを算
出し、同期形速度検出回路からの今回の速度検出平均値
ＮAに加算して次回の速度制御周期時点での速度ＮEを予
測する。
用して加減速トルクに見合った速度予測を行う。 【構成】 負荷トルク推定オブザーバ３０のトルク指令
τM＊とトルク推定値τLIとの差の前回値に機械時定数
ＴM＊と速度制御周期ＴSで決定される速度変化率ＴS／
ＴM＊を乗算した乗算部３３の出力に、検出遅れ補償回
路４０においての検出速度平均値の速度検出の中間時点
から次回の速度制御までの時間ＴYと速度制御周期ＴSと
の比ＴY／ＴSを乗算して検出遅れ補償データ△ＮCを算
出し、同期形速度検出回路からの今回の速度検出平均値
ＮAに加算して次回の速度制御周期時点での速度ＮEを予
測する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電動機の速度検出方
法、詳しくは、パルスエンコーダを用いたディジタル速
度検出方式における検出遅れ補償に関する。
法、詳しくは、パルスエンコーダを用いたディジタル速
度検出方式における検出遅れ補償に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電動機の速度制御は図６に示すよ
うに、電動機Ｍの回転をパルスピックアップ等の速度検
出器２４により検出し、速度検出回路２６を介して速度
指令Ｎ＊と突き合わせ、その偏差を速度アンプ２１で増
幅した出力と電流検出器ＨＣＴで検出した電流との偏差
を電流制御アンプ２２で増幅し、変換器２３を介して電
動機Ｍを駆動している。
うに、電動機Ｍの回転をパルスピックアップ等の速度検
出器２４により検出し、速度検出回路２６を介して速度
指令Ｎ＊と突き合わせ、その偏差を速度アンプ２１で増
幅した出力と電流検出器ＨＣＴで検出した電流との偏差
を電流制御アンプ２２で増幅し、変換器２３を介して電
動機Ｍを駆動している。
【０００３】パルスピックアップ等で電動機速度に比例
する周波数のパルス列を得て、速度設定と比較して電動
機の可変速度制御を行う場合、例えば、可変速範囲が
１：ｎであれば、パルス列の１パルス間隔は１〜ｎまで
変化し、高速時の精度を出すために基準クロックパルス
列の周波数を高くすると、低速時にはカウンタがオーバ
ーフローしてしまうという不都合が生じ、これを避ける
ためには高速時の精度を犠牲にせざるを得なかった。
する周波数のパルス列を得て、速度設定と比較して電動
機の可変速度制御を行う場合、例えば、可変速範囲が
１：ｎであれば、パルス列の１パルス間隔は１〜ｎまで
変化し、高速時の精度を出すために基準クロックパルス
列の周波数を高くすると、低速時にはカウンタがオーバ
ーフローしてしまうという不都合が生じ、これを避ける
ためには高速時の精度を犠牲にせざるを得なかった。
【０００４】このため、従来は図７に示す速度検出回路
を用いた電動機の速度検出方法により精度，応答時間可
変速範囲全域に亘り常に一定となるようにしている。
を用いた電動機の速度検出方法により精度，応答時間可
変速範囲全域に亘り常に一定となるようにしている。
【０００５】図７の回路について説明する。３，４はデ
ータバス２に接続されたプログラマブルカウンタで、第
１のカウンタ３は電動機の速度を検出するパルスピック
アップＰＰ（図１の２４）よりの位相差を有するパルス
ピックアップ信号Ａ，Ｂを４逓倍回路１で４逓倍した４
逓倍パルスピックアップ信号４ｆPPを設定カウント値Ｃ
Nカウントし、また第２のカウンタ４は第１カウンタ３
のカウント中基準クロックＴCLKをカウントしカウント
データＣMを得るようになっている（以下第１，第２カ
ウンタ３，４を＃０，＃１カウンタという）。
ータバス２に接続されたプログラマブルカウンタで、第
１のカウンタ３は電動機の速度を検出するパルスピック
アップＰＰ（図１の２４）よりの位相差を有するパルス
ピックアップ信号Ａ，Ｂを４逓倍回路１で４逓倍した４
逓倍パルスピックアップ信号４ｆPPを設定カウント値Ｃ
Nカウントし、また第２のカウンタ４は第１カウンタ３
のカウント中基準クロックＴCLKをカウントしカウント
データＣMを得るようになっている（以下第１，第２カ
ウンタ３，４を＃０，＃１カウンタという）。
【０００６】次にこの回路による速度検出方法を図８に
示すフローチャートを参照して説明する。
示すフローチャートを参照して説明する。
【０００７】（１）ＩＮＴＲ割り込み処理の終わりの
“１”で次の計測開始指令を出力する。
“１”で次の計測開始指令を出力する。
【０００８】（２）計測開始指令立ち上がりの次にくる
４逓倍パルスピックアップ信号４ｆPP“２”から＃０カ
ウンタは信号４ｆPPのカウントを開始する。
４逓倍パルスピックアップ信号４ｆPP“２”から＃０カ
ウンタは信号４ｆPPのカウントを開始する。
【０００９】この＃０カウンタの設定カウント値ＣNは
速度制御インターバル周期より短くなるように設定され
ている。
速度制御インターバル周期より短くなるように設定され
ている。
【００１０】＃０カウンタのカウント中＃１カウンタは
基準クロックＴCLKをカウントする。
基準クロックＴCLKをカウントする。
【００１１】（３）カウント開始直後の“３”で前回の
速度検出値を使って速度制御処理（ＡＳＲ処理）を行
う。
速度検出値を使って速度制御処理（ＡＳＲ処理）を行
う。
【００１２】（４）＃０又は＃１カウンタのカウント完
了“４”によりＩＮＴＲ割り込みが入る。
了“４”によりＩＮＴＲ割り込みが入る。
【００１３】＃０，＃１よりのカウントデータＣN，ＣM
をコンピュータに読み速度検出演算Ｎ＝Ｋ×ＣN／ＣMを
行い速度Ｎを算出する。（Ｋは係数） （５）速度検出処理の終わり“５”にて次の計測開始指
令を出力する。
をコンピュータに読み速度検出演算Ｎ＝Ｋ×ＣN／ＣMを
行い速度Ｎを算出する。（Ｋは係数） （５）速度検出処理の終わり“５”にて次の計測開始指
令を出力する。
【００１４】図９に速度制御サンプリングに同期して速
度検出サンプリングが開始できると考えた場合の例を示
す。
度検出サンプリングが開始できると考えた場合の例を示
す。
【００１５】この場合、速度検出値は検出サンプル時間
における平均値と近似できるので、速度制御サンプリン
グ時（ＡＳＲ処理）の実速度との間に図９に示すような
検出遅れが発生する。これを補償するためには次のよう
な予測演算が必要となる。
における平均値と近似できるので、速度制御サンプリン
グ時（ＡＳＲ処理）の実速度との間に図９に示すような
検出遅れが発生する。これを補償するためには次のよう
な予測演算が必要となる。
【００１６】
【数１】
【００１７】（１）式のような方式で速度予測を行う
と、速度変化率が一定のときは良好な特性が得られる。
しかし、図１０に示すように加減速時の始動，加速到達
点などでは、速度変化率が変化するため（１）式の方式
では速度予測に行き過ぎ量が発生し、速度応答特性が悪
化する。
と、速度変化率が一定のときは良好な特性が得られる。
しかし、図１０に示すように加減速時の始動，加速到達
点などでは、速度変化率が変化するため（１）式の方式
では速度予測に行き過ぎ量が発生し、速度応答特性が悪
化する。
【００１８】そこで、本出願人は先に検出遅れ補償方式
として速度検出の前回値と今回値とから速度変化率を求
め、速度平均値を補償する同期形速度検出回路を用いた
速度検出方法を提案した（特願平２−１１４２１４
号）。
として速度検出の前回値と今回値とから速度変化率を求
め、速度平均値を補償する同期形速度検出回路を用いた
速度検出方法を提案した（特願平２−１１４２１４
号）。
【００１９】この速度検出方法について説明する。図３
において、１はパルスピックアップＰＰよりの位相を異
にする信号Ａ，Ｂが入力され４逓倍パルスピックアップ
信号４ｆPPを出力する４逓倍回路、２はデータバス、３
はデータバスよりのデータによりカウントデータＣN値
が設定され速度演算に相当する周期の一定周期信号ＴSN
の入力により４逓倍パルスピックアップ信号４ｆPPをカ
ウントする第１のカウンタ（以下＃０カウンタとい
う）、４は第１のカウンタ３の０端子出力が“Ｌ”レベ
ルの期間基準クロックＴCLKをカウントしてカウントデ
ータＣMを得る第２のカウンタ（以下＃１カウンタとい
う）、５は一定周期信号ＴSNの入力により基準クロック
ＴCLKをカウントしてパルスピックアップ信号４ｆPP１
クロック誤差分のカウント値ＣEをホールドする第３の
カウンタ（以下＃２カウンタという）である。
において、１はパルスピックアップＰＰよりの位相を異
にする信号Ａ，Ｂが入力され４逓倍パルスピックアップ
信号４ｆPPを出力する４逓倍回路、２はデータバス、３
はデータバスよりのデータによりカウントデータＣN値
が設定され速度演算に相当する周期の一定周期信号ＴSN
の入力により４逓倍パルスピックアップ信号４ｆPPをカ
ウントする第１のカウンタ（以下＃０カウンタとい
う）、４は第１のカウンタ３の０端子出力が“Ｌ”レベ
ルの期間基準クロックＴCLKをカウントしてカウントデ
ータＣMを得る第２のカウンタ（以下＃１カウンタとい
う）、５は一定周期信号ＴSNの入力により基準クロック
ＴCLKをカウントしてパルスピックアップ信号４ｆPP１
クロック誤差分のカウント値ＣEをホールドする第３の
カウンタ（以下＃２カウンタという）である。
【００２０】６は第１のカウンタ３のＯ端子出力が入力
され第２のカウンタ４のＧ端子に出力する否定回路、７
は一定周期信号ＴSN及び＃０カウンタのＯ端子出力が入
力され第１のカウンタ３のＧ端子に出力するＮＡＮＤ回
路、８は＃１カウンタのＯ端子に接続され計測オーバー
フローステータスを出力するフリップフロップ、９はＮ
ＡＮＤ回路７に接続され＃２カウンタのＧ端子に出力す
るフリップフロップ回路、１０はフリップフロップ８の
Ｑ端子及び＃０カウンタのＯ端子に接続されＩＮＴＲ割
り込みを出力するＯＲ回路、１１は一定周期信号ＴSN及
び＃０カウンタのＯ端子に接続されＣNカウント中ステ
ータスを出力するＤフリップフロップ回路である。
され第２のカウンタ４のＧ端子に出力する否定回路、７
は一定周期信号ＴSN及び＃０カウンタのＯ端子出力が入
力され第１のカウンタ３のＧ端子に出力するＮＡＮＤ回
路、８は＃１カウンタのＯ端子に接続され計測オーバー
フローステータスを出力するフリップフロップ、９はＮ
ＡＮＤ回路７に接続され＃２カウンタのＧ端子に出力す
るフリップフロップ回路、１０はフリップフロップ８の
Ｑ端子及び＃０カウンタのＯ端子に接続されＩＮＴＲ割
り込みを出力するＯＲ回路、１１は一定周期信号ＴSN及
び＃０カウンタのＯ端子に接続されＣNカウント中ステ
ータスを出力するＤフリップフロップ回路である。
【００２１】図４は、同期形速度検出回路のタイミング
チャート例を示すもので、速度検出サンプリング時間
（例えば△ＴSDT≒０．７５ｍｓ速度制御周期△ＴSN＝
１ｍｓ）における信号４ｆPPのカウント値ＣN＝４とし
た場合のタイムチャートである。
チャート例を示すもので、速度検出サンプリング時間
（例えば△ＴSDT≒０．７５ｍｓ速度制御周期△ＴSN＝
１ｍｓ）における信号４ｆPPのカウント値ＣN＝４とし
た場合のタイムチャートである。
【００２２】図４における時間△ＴYnは次式で求めるこ
とができる。
とができる。
【００２３】 △ＴYn＝△ＴSN−（△ＴEn＋△ＴSDTn／２）……（２） 時間△ＴEn，△ＴSDTのカウント方法は次のように行っ
ている。
ている。
【００２４】（１）速度検出サンプル時間（例えば△Ｔ
SDT≒０．７５ｍｓ）を決定するための４逓倍パルスピ
ックアップ信号４ｆPPのカウント値ＣN＝４に＃０カウ
ンタのカウントデータが設定される。また、速度検出サ
ンプル時間は速度制御インターバル時間△ＴSNより小さ
くなるようにＣN＝Ｋn×Ｎn-1で設定される。ただし、
Ｋnは演算用の係数である。
SDT≒０．７５ｍｓ）を決定するための４逓倍パルスピ
ックアップ信号４ｆPPのカウント値ＣN＝４に＃０カウ
ンタのカウントデータが設定される。また、速度検出サ
ンプル時間は速度制御インターバル時間△ＴSNより小さ
くなるようにＣN＝Ｋn×Ｎn-1で設定される。ただし、
Ｋnは演算用の係数である。
【００２５】また、Ｎn-1は速度検出値の前回値であ
る。
る。
【００２６】（２）一定周期信号ＴSN（速度演算に相当
する周期＝１ｍｓ）が入力されると、信号４ｆPPの１ク
ロック分誤差を計測する＃２カウンタがカウントを開始
して基準クロックＴCLKの計測を開始する。
する周期＝１ｍｓ）が入力されると、信号４ｆPPの１ク
ロック分誤差を計測する＃２カウンタがカウントを開始
して基準クロックＴCLKの計測を開始する。
【００２７】（３）一定周期信号ＴSN入力後、最初に入
る信号４ｆPPの入力で＃０カウンタ出力が“Ｌ”レベル
となり、速度検出用＃１カウンタがカウントを開始して
基準クロックＴCLKの計測を開始する。
る信号４ｆPPの入力で＃０カウンタ出力が“Ｌ”レベル
となり、速度検出用＃１カウンタがカウントを開始して
基準クロックＴCLKの計測を開始する。
【００２８】（４）同時に＃２カウンタは計測を停止
し、信号４ｆPP１クロック誤差分でデータのカウント値
ＣEをホールドする。
し、信号４ｆPP１クロック誤差分でデータのカウント値
ＣEをホールドする。
【００２９】（５）＃０カウンタが信号４ｆPPをカウン
ト値ＣN＝４をカウント完了すると、＃０カウンタ出力
が“Ｈ”レベルとなり、速度検出用＃１カウンタはカウ
ントを停止する。同時にＩＮＴＲ割り込みが発生して、
各カウンタのカウントデータＣN，ＣM，ＣEを使用して
速度演算を実行する。これにより今回の速度検出値Ｎn
がＮｎ＝ＫＣN／ＣMで求まり、また今回の速度予測値Ｎ
Enが後述する予測演算により求まる。
ト値ＣN＝４をカウント完了すると、＃０カウンタ出力
が“Ｈ”レベルとなり、速度検出用＃１カウンタはカウ
ントを停止する。同時にＩＮＴＲ割り込みが発生して、
各カウンタのカウントデータＣN，ＣM，ＣEを使用して
速度演算を実行する。これにより今回の速度検出値Ｎn
がＮｎ＝ＫＣN／ＣMで求まり、また今回の速度予測値Ｎ
Enが後述する予測演算により求まる。
【００３０】（６）次の一定周期ＴSNが入力されると速
度制御処理を開始し、今回の速度予測値ＮEnを使って速
度アンプ演算等を実行する。
度制御処理を開始し、今回の速度予測値ＮEnを使って速
度アンプ演算等を実行する。
【００３１】しかして、図３の同期形速度検出回路は、
速度制御処理に同期した一定周期により速度検出を開始
するようにすると共に、速度検出の４逓倍パルスピック
アップ信号の検出開始時の１クロック分誤差も計測して
いるので、速度制御処理（ＡＳＲ）と速度検出処理の同
期がとれ、速度検出データの平均値Ｎnと速度制御処理
との時間関係が明確になり、第１〜第３のカウントデー
タにより速度制御処理で用いる速度予測値ＮEnの予測が
可能となる。しかして、この速度予測値ＮEnを用いて電
動機の速度制御を行うことにより、従来不可能であった
高応答の速度制御が可能となると共に検出遅れによるオ
ーバーシュートが発生することがなくなる。
速度制御処理に同期した一定周期により速度検出を開始
するようにすると共に、速度検出の４逓倍パルスピック
アップ信号の検出開始時の１クロック分誤差も計測して
いるので、速度制御処理（ＡＳＲ）と速度検出処理の同
期がとれ、速度検出データの平均値Ｎnと速度制御処理
との時間関係が明確になり、第１〜第３のカウントデー
タにより速度制御処理で用いる速度予測値ＮEnの予測が
可能となる。しかして、この速度予測値ＮEnを用いて電
動機の速度制御を行うことにより、従来不可能であった
高応答の速度制御が可能となると共に検出遅れによるオ
ーバーシュートが発生することがなくなる。
【００３２】近年、電動機の速度制御において、図１に
示すような負荷トルク推定オブザーバを用いて、電動機
Ｍの負荷外乱抑制を行う方式が広く適用されている。こ
こで、負荷トルク推定オブザーバ３０の電動機モデル部
３１では、電動機Ｍの加減速トルク（τM−τLI）を用
いて速度推定を行っている。また、オブザーバゲイン部
３５では、この速度推定値Ｎ′Iと実際値Ｎとの差をゲ
インＬ倍して負荷トルクτLIを推定している。
示すような負荷トルク推定オブザーバを用いて、電動機
Ｍの負荷外乱抑制を行う方式が広く適用されている。こ
こで、負荷トルク推定オブザーバ３０の電動機モデル部
３１では、電動機Ｍの加減速トルク（τM−τLI）を用
いて速度推定を行っている。また、オブザーバゲイン部
３５では、この速度推定値Ｎ′Iと実際値Ｎとの差をゲ
インＬ倍して負荷トルクτLIを推定している。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】上記パルスエンコーダ
を用いたデジタル速度検出方式は、検出期間での平均速
度を計測する。そのために定期的に実行される速度制御
演算処理（ＰＩアンプ演算等）で使用される速度検出値
は、その瞬時における実速度とは異なり遅れを含んだデ
ータとなる。速度制御周期が長い場合（例えば３〜１０
ｍｓ程度）やサーボ等の高速応答を要求される用途で
は、この速度検出遅れにより過渡応答が悪化し、オーバ
ーシュートの発生や加減速時の速度に段付きが発生した
りという不具合が発生する。
を用いたデジタル速度検出方式は、検出期間での平均速
度を計測する。そのために定期的に実行される速度制御
演算処理（ＰＩアンプ演算等）で使用される速度検出値
は、その瞬時における実速度とは異なり遅れを含んだデ
ータとなる。速度制御周期が長い場合（例えば３〜１０
ｍｓ程度）やサーボ等の高速応答を要求される用途で
は、この速度検出遅れにより過渡応答が悪化し、オーバ
ーシュートの発生や加減速時の速度に段付きが発生した
りという不具合が発生する。
【００３４】また、上記同期形速度検出回路を用いた速
度検出方式は、速度変化率が一定の場合には有効な特性
が得られるが、加減速開始点や完了点では、速度変化率
が変化するために速度予測に行き過ぎ量が発生する。こ
れにより速度応答特性が悪化する。
度検出方式は、速度変化率が一定の場合には有効な特性
が得られるが、加減速開始点や完了点では、速度変化率
が変化するために速度予測に行き過ぎ量が発生する。こ
れにより速度応答特性が悪化する。
【００３５】本発明は、従来のこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、負荷
トルク推定オブザーバの速度推定部を利用して、加減速
トルクに見合った速度予測を行い速度変化率が変化する
ところでも良好な速度検出補償がなしうる電動機速度検
出方法を提供することにある。
てなされたものであり、その目的とするところは、負荷
トルク推定オブザーバの速度推定部を利用して、加減速
トルクに見合った速度予測を行い速度変化率が変化する
ところでも良好な速度検出補償がなしうる電動機速度検
出方法を提供することにある。
【００３６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、変発明における電動機の速度検出方法は、電動機制
御回路のトルク指令及び速度検出信号が入力し外乱トル
ク推定値を速度アンプの出力に加え最小次元の負荷トル
ク推定オブザーバを備えた電動機の制御系において、速
度検出回路を同期形速度検出回路とすると共に、前記オ
ブザーバのトルク指令とトルク推定値との差の前回値に
機械時定数ＴM＊と速度制御周期ＴSで決定される速度変
化率データＴS／ＴM＊を乗算する乗算部の出力が入力す
る検出遅れ補償回路を設け、前記オブザーバの乗算部の
出力に今回の検出速度平均値の速度検出の中間時点から
次回の速度制御周期までの時間ＴYと速度制御周期ＴSと
の比ＴY／ＴSを乗算して検出遅れ補償データを算出し、
この補償データを同期形速度検出回路から出力される今
回の速度指令平均値に加算し、次回の速度制御周期時点
での速度を予測する。
に、変発明における電動機の速度検出方法は、電動機制
御回路のトルク指令及び速度検出信号が入力し外乱トル
ク推定値を速度アンプの出力に加え最小次元の負荷トル
ク推定オブザーバを備えた電動機の制御系において、速
度検出回路を同期形速度検出回路とすると共に、前記オ
ブザーバのトルク指令とトルク推定値との差の前回値に
機械時定数ＴM＊と速度制御周期ＴSで決定される速度変
化率データＴS／ＴM＊を乗算する乗算部の出力が入力す
る検出遅れ補償回路を設け、前記オブザーバの乗算部の
出力に今回の検出速度平均値の速度検出の中間時点から
次回の速度制御周期までの時間ＴYと速度制御周期ＴSと
の比ＴY／ＴSを乗算して検出遅れ補償データを算出し、
この補償データを同期形速度検出回路から出力される今
回の速度指令平均値に加算し、次回の速度制御周期時点
での速度を予測する。
【００３７】また、オブザーバのトルク指令とトルク推
定値との差の前回値が入力する検出遅れ補償回路をもこ
の差の前回値に今回の速度検出平均値の速度検出の中間
点から次回の速度制御周期までの時間と負荷トルク推定
オブザーバのモデル機械時定数との比を乗算して検出遅
れ補償データを算出してもよい。
定値との差の前回値が入力する検出遅れ補償回路をもこ
の差の前回値に今回の速度検出平均値の速度検出の中間
点から次回の速度制御周期までの時間と負荷トルク推定
オブザーバのモデル機械時定数との比を乗算して検出遅
れ補償データを算出してもよい。
【００３８】
【作用】同期形速度検出回路の速度検出タイミングは図
２のようになる。図２において時間ＴE，ＴSDTが検出で
きると検出速度平均値ＮA〔ｉ−１〕から速度予測値ＮE
〔ｉ〕までの時間ＴYが算出できる。
２のようになる。図２において時間ＴE，ＴSDTが検出で
きると検出速度平均値ＮA〔ｉ−１〕から速度予測値ＮE
〔ｉ〕までの時間ＴYが算出できる。
【００３９】負荷トルク推定オブザーバの時間比ＴS／
ＴM＊出力は後記の（３）式の右辺第１項となる。これ
は、速度制御周期ｉ−１からｉまでの間の電動機速度の
変化分予測を示す。
ＴM＊出力は後記の（３）式の右辺第１項となる。これ
は、速度制御周期ｉ−１からｉまでの間の電動機速度の
変化分予測を示す。
【００４０】しかして、上記時間比ＴS／ＴM＊出力デー
タを利用し、このデータに検出遅れ補償回路により時間
比ＴY／ＴSを乗算すれば図２におけるＮE〔ｉ〕とＮ
A〔ｉ−１〕の差△Ｎ〔ｉ−１〕が得られる。従って検
出遅れ補償回路からの出力△Ｎ〔ｉ−１〕を検出速度予
測補償値として同期形速度検出回路の検出速度平均値Ｎ
A〔ｉ−１〕に加算すれば速度予測値ＮE〔ｉ〕が得られ
る。
タを利用し、このデータに検出遅れ補償回路により時間
比ＴY／ＴSを乗算すれば図２におけるＮE〔ｉ〕とＮ
A〔ｉ−１〕の差△Ｎ〔ｉ−１〕が得られる。従って検
出遅れ補償回路からの出力△Ｎ〔ｉ−１〕を検出速度予
測補償値として同期形速度検出回路の検出速度平均値Ｎ
A〔ｉ−１〕に加算すれば速度予測値ＮE〔ｉ〕が得られ
る。
【００４１】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００４２】実施例１ 図１は負荷トルク推定オブザーバを用いた速度予測回路
を示す。なお図中従来図６〜図１１に示したものと同一
構成部分は同一符号を付してその重複する説明を省略す
る。
を示す。なお図中従来図６〜図１１に示したものと同一
構成部分は同一符号を付してその重複する説明を省略す
る。
【００４３】図１は離散系として表している。次に説明
に使用する符号について説明する。
に使用する符号について説明する。
【００４４】 Ｎ＊：速度指令 Ｎ：速度実際値 τM＊：トルク指令 τL：外乱トルク τ′M＊：速度アンプ出力 Ｎ′I：オブザーバ速度推定値 τLI：外乱トルク推定値 ＮA：検出速度平均値 △ＮC：検出速度予測補正値 ＮE：速度予測値 ＫWC：速度アンプゲイン（オブザーバを用いると、ＰＩ
要素がオブザーバより得られるのでゲインのみでよ
い。） ＴS：速度制御周期 ＴM：電動機加速時間（定格トルクで定格回転数まで加
速する時間） ＴM＊：オブザーバの電動機モデルの加速時間（モデル
の機械時定数） Ｌ：オブザーバゲイン ＴY：ＮA（平均値）から次の速度制御周期までの時間 Ｚ-1：１サンプル遅れ 図１において、２５は図３に示し従来技術で説明した同
期形速度検出回路、４０は従来図１０に示した負荷トル
ク推定オブザーバ（以下単にオブザーバという）３０の
ＴS／ＴM＊演算部３３の出力が入力し速度検出回路２５
からの検出速度平均値ＮAの遅れ補償をする検出遅れ補
償回路である。
要素がオブザーバより得られるのでゲインのみでよ
い。） ＴS：速度制御周期 ＴM：電動機加速時間（定格トルクで定格回転数まで加
速する時間） ＴM＊：オブザーバの電動機モデルの加速時間（モデル
の機械時定数） Ｌ：オブザーバゲイン ＴY：ＮA（平均値）から次の速度制御周期までの時間 Ｚ-1：１サンプル遅れ 図１において、２５は図３に示し従来技術で説明した同
期形速度検出回路、４０は従来図１０に示した負荷トル
ク推定オブザーバ（以下単にオブザーバという）３０の
ＴS／ＴM＊演算部３３の出力が入力し速度検出回路２５
からの検出速度平均値ＮAの遅れ補償をする検出遅れ補
償回路である。
【００４５】電動機Ｍは一慣性系とし、摩擦等を無視し
て伝達関数を１／ＳＴMに近似している。また図１１に
示した電流制御系２２は応答が速いとして無視してい
る。
て伝達関数を１／ＳＴMに近似している。また図１１に
示した電流制御系２２は応答が速いとして無視してい
る。
【００４６】オブザーバ３０による外乱トルク推定値τ
LIを速度アンプ２１の出力に加えてトルク補償を用いる
と、オブザーバ３０により速度制御系にＰＩ要素が現れ
る。そのため速度アンプ２１はゲインＫWCのみとしてい
る。
LIを速度アンプ２１の出力に加えてトルク補償を用いる
と、オブザーバ３０により速度制御系にＰＩ要素が現れ
る。そのため速度アンプ２１はゲインＫWCのみとしてい
る。
【００４７】図１より離散系の方程式を表すと次のよう
になる。
になる。
【００４８】
【数２】
【００４９】図２は同期形速度検出回路２５（図３）の
速度検出タイミングチャートを示す。図２について、速
度検出回路２５が同期形速度検出を行ったときに、速度
制御周期ｉ−１からｉ間（“１”〜“２”間）を考え
る。
速度検出タイミングチャートを示す。図２について、速
度検出回路２５が同期形速度検出を行ったときに、速度
制御周期ｉ−１からｉ間（“１”〜“２”間）を考え
る。
【００５０】“１”〜“２”間で検出する速度平均値は
ＮA〔ｉ−１〕となる。同期形速度検出によりＴE（図４
の△ＴEnに相当），ＴSDT（図４の△ＴSDTnに相当）が
検出できると、速度平均値ＮA〔ｉ−１〕から速度予測
値ＮE〔ｉ〕までの時間ＴYが（２）式より算出できる。
ＮA〔ｉ−１〕となる。同期形速度検出によりＴE（図４
の△ＴEnに相当），ＴSDT（図４の△ＴSDTnに相当）が
検出できると、速度平均値ＮA〔ｉ−１〕から速度予測
値ＮE〔ｉ〕までの時間ＴYが（２）式より算出できる。
【００５１】今、図１のオブザーバ３０においてＴS／
ＴM＊乗算部３３の出力は（３）式右辺第１項となる。
これはｉ−１からｉまでの間電動機速度の変化分予測を
示している。つまりトルク指令から外乱トルク推定値を
減算した加減速トルク分による制御周期間の速度変化を
示す。そこでこの速度制御周期〔ｉ−１〕におけるＴS
／ＴM＊出力データを利用して次式より速度予測値Ｎ
E〔ｉ〕の速度予測が可能となる。
ＴM＊乗算部３３の出力は（３）式右辺第１項となる。
これはｉ−１からｉまでの間電動機速度の変化分予測を
示している。つまりトルク指令から外乱トルク推定値を
減算した加減速トルク分による制御周期間の速度変化を
示す。そこでこの速度制御周期〔ｉ−１〕におけるＴS
／ＴM＊出力データを利用して次式より速度予測値Ｎ
E〔ｉ〕の速度予測が可能となる。
【００５２】
【数３】
【００５３】（６）式右辺第１項は速度検出回路２５か
らの検出速度平均値であり、右辺第２項は検出速度予測
補正値△Ｎ〔ｉ−１〕であり、検知遅れ補償回路４０か
ら得られる。しかして、速度検出回路２５の検出速度平
均値ＮAと検知遅れ補償回路４０からの検出速度予測補
正値△ＮCを突き合わせ加算することにより速度予測値
ＮE〔ｉ〕を得ることができる。
らの検出速度平均値であり、右辺第２項は検出速度予測
補正値△Ｎ〔ｉ−１〕であり、検知遅れ補償回路４０か
ら得られる。しかして、速度検出回路２５の検出速度平
均値ＮAと検知遅れ補償回路４０からの検出速度予測補
正値△ＮCを突き合わせ加算することにより速度予測値
ＮE〔ｉ〕を得ることができる。
【００５４】実施例２ 図５は実施例２の実施例１と相違する回路部分のみを示
す。図５において、３２は負荷トルク推定オブザーバ３
０のトルク指令値τM＊とトルク推定値τLIとの差の前
回値（τM＊−τLI）〔ｉ−１〕を出力する１サンプル
遅れ部、４１はこの前回値に今回検出速度平均値の速度
検出の中間点から次回の速度制御周期までの時間ＴYと
モデル機械時定数ＴM＊との比ＴY／ＴM＊を乗算する検
出遅れ補償回路である。
す。図５において、３２は負荷トルク推定オブザーバ３
０のトルク指令値τM＊とトルク推定値τLIとの差の前
回値（τM＊−τLI）〔ｉ−１〕を出力する１サンプル
遅れ部、４１はこの前回値に今回検出速度平均値の速度
検出の中間点から次回の速度制御周期までの時間ＴYと
モデル機械時定数ＴM＊との比ＴY／ＴM＊を乗算する検
出遅れ補償回路である。
【００５５】実施例における速度変化率データＴS／ＴM
＊と時間ＴYとＴSとの比ＴY／ＴSの積は ＴS／ＴM＊×ＴY／ＴS＝ＴY／ＴM＊ となるので、検出遅れ補償回路４１から実施例１と同様
の検出遅れ補償データ△ＮCを出力することができる。
＊と時間ＴYとＴSとの比ＴY／ＴSの積は ＴS／ＴM＊×ＴY／ＴS＝ＴY／ＴM＊ となるので、検出遅れ補償回路４１から実施例１と同様
の検出遅れ補償データ△ＮCを出力することができる。
【００５６】なお、上記実施例は最小次元の負荷トルク
推定オブザーバ３０を使用しているが、この負荷トルク
推定オブザーバ３０のオブザーバゲイン部３５をＰＩア
ンプに置換して完全次元の負荷トルク推定オブザーバを
構成しても同等の効果が得られることはいうまでもな
い。また、速度アンプ２１はＰＩアンプ構成としてもよ
い。
推定オブザーバ３０を使用しているが、この負荷トルク
推定オブザーバ３０のオブザーバゲイン部３５をＰＩア
ンプに置換して完全次元の負荷トルク推定オブザーバを
構成しても同等の効果が得られることはいうまでもな
い。また、速度アンプ２１はＰＩアンプ構成としてもよ
い。
【００５７】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。
ので、次に記載する効果を奏する。
【００５８】（１）パルスエンコーダを用いたデジタル
速度検出による検出遅れを補償することができる。これ
により電動機の加減速特性が良好になる。
速度検出による検出遅れを補償することができる。これ
により電動機の加減速特性が良好になる。
【００５９】（２）負荷トルク推定オブザーバによる速
度推定部を利用して簡単に速度予測を行うことができ
る。
度推定部を利用して簡単に速度予測を行うことができ
る。
【００６０】（３）加減速トルクに見合った速度予測が
行えるので、加減速開始点や完了点等の速度変化率が変
化するところでも良好な速度検出補償が可能となる。
行えるので、加減速開始点や完了点等の速度変化率が変
化するところでも良好な速度検出補償が可能となる。
【図１】本発明の実施例を示す速度予測回路のブロック
回路図。
回路図。
【図２】実施例の速度検出タイミングチャート。
【図３】実施例における同期形速度検出回路を示すブロ
ック回路図。
ック回路図。
【図４】同期形速度検出回路のタイミングチャート。
【図５】他の実施例を示す速度予測回路の要部を示すブ
ロック回路図。
ロック回路図。
【図６】従来電動機の速度制御回路を示すブロック回路
図。
図。
【図７】従来速度検出回路を示すブロック回路図。
【図８】従来速度検出回路の速度検出タイミングチャー
ト。
ト。
【図９】従来方式の実測値と検出値との関係を示すグラ
フ。
フ。
【図１０】従来方式の速度変化パターンを示すグラフ。
【図１１】負荷トルク推定オブザーバを用いた速度制御
系を示すブロック回路図。
系を示すブロック回路図。
１…逓倍回路、３，４，５…カウンタ、８，９，１１…
フリップフロップ、２１…速度アンプ、２２…電流制御
アンプ（電流制御系）、２３…変換器、２４…速度検出
器、２５，２６…速度検出回路、３０…負荷トルク推定
オブザーバ、３１…電動機モデル部、３２，３４…１サ
ンプル遅れ部、３５…オブザーバゲイン部、４０，４１
…検出遅れ補償回路、ＨＣＴ…電流検出器、ＰＰ…パル
スピックアップ、Ｎ′I…オブザーバ速度推定値、τLI
…外乱トルク推定値、ＮA…検出速度平均値、△ＮC…検
出速度予測補償値、ＮE…速度予測値。
フリップフロップ、２１…速度アンプ、２２…電流制御
アンプ（電流制御系）、２３…変換器、２４…速度検出
器、２５，２６…速度検出回路、３０…負荷トルク推定
オブザーバ、３１…電動機モデル部、３２，３４…１サ
ンプル遅れ部、３５…オブザーバゲイン部、４０，４１
…検出遅れ補償回路、ＨＣＴ…電流検出器、ＰＰ…パル
スピックアップ、Ｎ′I…オブザーバ速度推定値、τLI
…外乱トルク推定値、ＮA…検出速度平均値、△ＮC…検
出速度予測補償値、ＮE…速度予測値。
Claims (3)
- 【請求項１】 電動機制御回路のトルク指令及び速度検
出信号が入力し外乱トルク推定値を速度アンプの出力に
加え最小次元の負荷トルク推定オブザーバを備えた電動
機の制御系において、 速度検出回路を同期形速度検出回路とすると共に、前記
オブザーバのトルク指令とトルク推定値との差の前回値
に機械時定数ＴM＊と速度制御周期ＴSで決定される速度
変化率データＴS／ＴM＊を乗算する乗算部の出力が入力
する検出遅れ補償回路を設け、 前記オブザーバの乗算部の出力に今回の検出速度平均値
の速度検出の中間時点から次回の速度制御周期までの時
間ＴYと速度制御周期ＴSとの比ＴY／ＴSを乗算して検出
遅れ補償データを算出し、この補償データを同期形速度
検出回路から出力される今回の速度検出平均値に加算
し、次回の速度制御周期時点での速度を予測した速度検
出信号を得ることを特徴とした電動機の速度検出方法。 - 【請求項２】 電動機制御回路のトルク指令及び速度検
出信号が入力し外乱トルク推定値を速度アンプの出力に
加え最小次元の負荷トルク推定オブザーバを備えた電動
機の制御系において、 速度検出回路を同期形速度検出回路とすると共に、前記
オブザーバのトルク指令とトルク推定値との差の前回値
が入力する検出遅れ補償回路を設け、 前記トルク指令とトルク推定値との差の前回値に今回検
出速度平均値の速度検出の中間点から次回の速度制御周
期までの時間ＴYと負荷トルク推定オブザーバモデル機
械時定数ＴM＊との比ＴY／ＴM＊を乗算して検出遅れ補
償データを算出し、この補償データを同期形速度検出回
路から出力される今回の速度検出平均値に加算し、次回
の速度制御周期時点での速度を予測した速度検出信号を
得ることを特徴とした電動機の速度検出方法。 - 【請求項３】 負荷トルク推定オブザーバを最小次元の
負荷トルク推定オブザーバ又は完全次元の負荷トルク推
定オブザーバとしたことを特徴とした請求項１又は２記
載の電動機の速度検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4052994A JPH05260777A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 電動機の速度検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4052994A JPH05260777A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 電動機の速度検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05260777A true JPH05260777A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=12930483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4052994A Pending JPH05260777A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 電動機の速度検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05260777A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996004708A1 (fr) * | 1994-08-05 | 1996-02-15 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Dispositif de commande de la vitesse d'un moteur |
| JP2009153369A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-07-09 | Ricoh Co Ltd | モータ制御装置、及びモータ制御方法、並びに画像形成装置 |
-
1992
- 1992-03-12 JP JP4052994A patent/JPH05260777A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996004708A1 (fr) * | 1994-08-05 | 1996-02-15 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Dispositif de commande de la vitesse d'un moteur |
| US5834912A (en) * | 1994-08-05 | 1998-11-10 | Kabushiki Kaisha Yashawa Denki | Motor speed control device |
| CN1047700C (zh) * | 1994-08-05 | 1999-12-22 | 株式会社安川电机 | 电动机速度控制装置 |
| JP2009153369A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-07-09 | Ricoh Co Ltd | モータ制御装置、及びモータ制御方法、並びに画像形成装置 |
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