JPH0591775A - 電動機の回転速度制御装置 - Google Patents
電動機の回転速度制御装置Info
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- JPH0591775A JPH0591775A JP3249743A JP24974391A JPH0591775A JP H0591775 A JPH0591775 A JP H0591775A JP 3249743 A JP3249743 A JP 3249743A JP 24974391 A JP24974391 A JP 24974391A JP H0591775 A JPH0591775 A JP H0591775A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 摩擦によるモータの回転速度の変化やモータ
の電機子抵抗とブラシの接触抵抗の経時的及び環境の変
化に応じてＰＩＤ調節計の比例ゲインＫp，積分時間
ＴI，微分時間ＴDを調節することにより、常に初期（設
計）状態と同様のモータの回転速度の立上がり特性を維
持する。 【構成】 電動機の回転出力を速度変換手段により速度
に変換してフィードバックし、該フィードバック値と目
標値との偏差をＰＩＤ調節計に入力し、該ＰＩＤ調節計
の出力を制御量として電動機に与え、電動機の回転速度
を制御する電動機の回転速度制御装置において、電機子
電流偏差と加速度偏差の合成値が最小になるようにＰＩ
Ｄ調節計の伝達関数の係数を調節する。
の電機子抵抗とブラシの接触抵抗の経時的及び環境の変
化に応じてＰＩＤ調節計の比例ゲインＫp，積分時間
ＴI，微分時間ＴDを調節することにより、常に初期（設
計）状態と同様のモータの回転速度の立上がり特性を維
持する。 【構成】 電動機の回転出力を速度変換手段により速度
に変換してフィードバックし、該フィードバック値と目
標値との偏差をＰＩＤ調節計に入力し、該ＰＩＤ調節計
の出力を制御量として電動機に与え、電動機の回転速度
を制御する電動機の回転速度制御装置において、電機子
電流偏差と加速度偏差の合成値が最小になるようにＰＩ
Ｄ調節計の伝達関数の係数を調節する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電動機の回転速度制御
装置に関し、特に制御系のゲインを調節して電動機の回
転速度の立ち上がり特性を改善する電動機の回転速度制
御装置に関する。
装置に関し、特に制御系のゲインを調節して電動機の回
転速度の立ち上がり特性を改善する電動機の回転速度制
御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】モータを制御対象とした制御系において
は、モータの回転角度や速度をフィードバックし、フィ
ードバックした値と目標値との偏差ｅを入力としてＰＩ
Ｄ調節計に与え、Ｐ（比例），Ｉ（積分），Ｄ（微分）
の三つの演算を行ない、演算の結果を制御量としてモー
タの印加電圧を出力し、モータの回転角度や速度を制御
している。一般にＰＩＤ調節計は、下記の伝達関数Ｇ
(s)で与えられる。
は、モータの回転角度や速度をフィードバックし、フィ
ードバックした値と目標値との偏差ｅを入力としてＰＩ
Ｄ調節計に与え、Ｐ（比例），Ｉ（積分），Ｄ（微分）
の三つの演算を行ない、演算の結果を制御量としてモー
タの印加電圧を出力し、モータの回転角度や速度を制御
している。一般にＰＩＤ調節計は、下記の伝達関数Ｇ
(s)で与えられる。
【０００３】Ｇ(s)＝Ｋp（１＋（１／ＴIＳ）＋ＴDＳ） ただし、Ｋp：比例ゲイン ＴI：積分時間 ＴD：微分
時間 上記の比例ゲインＫp，積分時間ＴI，微分時間ＴDは、
その制御系に応じてそれぞれ適最なゲインまたは時間が
決められている。
時間 上記の比例ゲインＫp，積分時間ＴI，微分時間ＴDは、
その制御系に応じてそれぞれ適最なゲインまたは時間が
決められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】初期状態（例えば、制
御装置を製品として出荷する時）においては、ＰＩＤ調
節計の比例ゲインＫp，積分時間ＴI，微分時間ＴDは、
モータの立ち上がり時性が最適な状態となるように調節
されている。しかし、摩擦によるモータの回転速度の変
化やモータの電機子抵抗をブラシの接触抵抗の経時的及
び環境の変化が要因となり、ＰＩＤ調節計のＫp，ＴI，
ＴDが一定であってもモータの回転速度の立ち上がり特
性が安定に維持できない。
御装置を製品として出荷する時）においては、ＰＩＤ調
節計の比例ゲインＫp，積分時間ＴI，微分時間ＴDは、
モータの立ち上がり時性が最適な状態となるように調節
されている。しかし、摩擦によるモータの回転速度の変
化やモータの電機子抵抗をブラシの接触抵抗の経時的及
び環境の変化が要因となり、ＰＩＤ調節計のＫp，ＴI，
ＴDが一定であってもモータの回転速度の立ち上がり特
性が安定に維持できない。
【０００５】本発明は、摩擦によるモータの回転速度の
変化やモータの電機子抵抗とブラシの接触抵抗の経時的
及び環境の変化に応じてＰＩＤ調節計の比例ゲインＫ
p，積分時間ＴI，微分時間ＴDを調節することにより、
常に初期状態と同様のモータの回転速度の立上がり特性
を維持することを目的とする。
変化やモータの電機子抵抗とブラシの接触抵抗の経時的
及び環境の変化に応じてＰＩＤ調節計の比例ゲインＫ
p，積分時間ＴI，微分時間ＴDを調節することにより、
常に初期状態と同様のモータの回転速度の立上がり特性
を維持することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の電動機の回転速
度制御装置は、電動機(2)の回転速度(ω(t))をフィード
バックし、該フィードバック値(ω(t))と目標値(R)との
偏差(e(t))を、 伝達関数Ｇ(s)＝Ｋp（１＋（１／ＴIＳ）＋ＴDＳ） ただし、Ｋp：比例ゲイン ＴI：積分時間 ＴD：微分
時間 で与えられるＰＩＤ調節計(1)に入力し、該ＰＩＤ調節
計(1)の出力(u(t))を制御量として電動機(2)に与え、電
動機(2)の回転速度を制御する電動機の回転速度制御装
置において、電動機(2)の電機子電流(i)を検出する電流
検出手段(5)；電動機(2)の回転加速度(α)を検出する加
速度検出手段(6)；モータ速度(ω)の立上がり所定点
の、前記電流検出手段(5)が検出した電流(i)の、基準値
に対応する偏差を、所定偏差領域に属する度合を示す値
(iL,iM,iS)に変換する第１の演算手段(7a)；前記所定点
の、前記加速度検出手段(6)が検出した加速度(α)の、
基準値に対応する偏差を、所定偏差領域に属する度合を
示す値(αL,αM,αS)に変換する第２の演算手段(7b)；
第１の演算手段(7a)が変換した値(iL,iM,iS)と第２の演
算手段(7b)が変換した値(αL,αM,αS)を合成する合成
手段(7c,7d)；および、前記合成手段(7c,7d)が合成した
値(F(t))が最小となるように前記ＰＩＤ調節計の比例ゲ
インＫp，積分時間ＴI，および微分時間ＴDの少なくと
も一者を調節する制御手段(8)；を備える。なお、カッ
コ内の記号は後述する実施例の対応要素を示す。
度制御装置は、電動機(2)の回転速度(ω(t))をフィード
バックし、該フィードバック値(ω(t))と目標値(R)との
偏差(e(t))を、 伝達関数Ｇ(s)＝Ｋp（１＋（１／ＴIＳ）＋ＴDＳ） ただし、Ｋp：比例ゲイン ＴI：積分時間 ＴD：微分
時間 で与えられるＰＩＤ調節計(1)に入力し、該ＰＩＤ調節
計(1)の出力(u(t))を制御量として電動機(2)に与え、電
動機(2)の回転速度を制御する電動機の回転速度制御装
置において、電動機(2)の電機子電流(i)を検出する電流
検出手段(5)；電動機(2)の回転加速度(α)を検出する加
速度検出手段(6)；モータ速度(ω)の立上がり所定点
の、前記電流検出手段(5)が検出した電流(i)の、基準値
に対応する偏差を、所定偏差領域に属する度合を示す値
(iL,iM,iS)に変換する第１の演算手段(7a)；前記所定点
の、前記加速度検出手段(6)が検出した加速度(α)の、
基準値に対応する偏差を、所定偏差領域に属する度合を
示す値(αL,αM,αS)に変換する第２の演算手段(7b)；
第１の演算手段(7a)が変換した値(iL,iM,iS)と第２の演
算手段(7b)が変換した値(αL,αM,αS)を合成する合成
手段(7c,7d)；および、前記合成手段(7c,7d)が合成した
値(F(t))が最小となるように前記ＰＩＤ調節計の比例ゲ
インＫp，積分時間ＴI，および微分時間ＴDの少なくと
も一者を調節する制御手段(8)；を備える。なお、カッ
コ内の記号は後述する実施例の対応要素を示す。
【０００７】
【作用】電動機の回転速度に影響する摩擦と電動機の電
機子電流は比例関係にあり、摩擦が大きくなると電動機
の立ち上り特性のハンチングが小さくなることが経験的
に知られている。また、電機子抵抗とブラシの接触抵抗
が大きくなると回転速度の立ち上がり特性の傾き（回転
加速度）が小さくなり、ハンチングも小さくなる。そこ
で本発明では、電動機の回転速度に影響する摩擦を電機
子電流を検出することにより検出し、また、電動機の電
機子抵抗およびブラシ抵抗を電動機の回転加速度を検出
することにより検出する。電機子電流を検出することは
摩擦を検出することより比較的容易に行なえ、また、回
転加速度を検出することは電機子抵抗とブラシの接触抵
抗を検出することより比較的容易に行なえるので、検出
手段を比較的に簡単な構成とすることができる。
機子電流は比例関係にあり、摩擦が大きくなると電動機
の立ち上り特性のハンチングが小さくなることが経験的
に知られている。また、電機子抵抗とブラシの接触抵抗
が大きくなると回転速度の立ち上がり特性の傾き（回転
加速度）が小さくなり、ハンチングも小さくなる。そこ
で本発明では、電動機の回転速度に影響する摩擦を電機
子電流を検出することにより検出し、また、電動機の電
機子抵抗およびブラシ抵抗を電動機の回転加速度を検出
することにより検出する。電機子電流を検出することは
摩擦を検出することより比較的容易に行なえ、また、回
転加速度を検出することは電機子抵抗とブラシの接触抵
抗を検出することより比較的容易に行なえるので、検出
手段を比較的に簡単な構成とすることができる。
【０００８】また、制御系のゲインが大きくなるとハン
チングは大きくなり、逆に制御系のゲインが小さすぎる
とハンチングは小さくなる。従って本発明では、電流検
出手段および加速度検出手段で検出した電機子電流およ
び加速度をそれぞれの基準値と比較して、電機子電流偏
差および加速度偏差を求め、電機子電流偏差と加速度偏
差の合成値が最小になるようにＰＩＤ調節計の伝達関数
の係数（係数Ｋp，ＴI，ＴD）を調節する。これによ
り、摩擦による電動機の回転速度の変化や電動機のの電
機子抵抗をブラシの接触抵抗の経時的及び環境の変化に
対しても常に安定した回転速度の立上がり特性を得るこ
とができる。本発明の他の目的および特徴は図面を参照
した以下の実施例の説明により明らかになろう。
チングは大きくなり、逆に制御系のゲインが小さすぎる
とハンチングは小さくなる。従って本発明では、電流検
出手段および加速度検出手段で検出した電機子電流およ
び加速度をそれぞれの基準値と比較して、電機子電流偏
差および加速度偏差を求め、電機子電流偏差と加速度偏
差の合成値が最小になるようにＰＩＤ調節計の伝達関数
の係数（係数Ｋp，ＴI，ＴD）を調節する。これによ
り、摩擦による電動機の回転速度の変化や電動機のの電
機子抵抗をブラシの接触抵抗の経時的及び環境の変化に
対しても常に安定した回転速度の立上がり特性を得るこ
とができる。本発明の他の目的および特徴は図面を参照
した以下の実施例の説明により明らかになろう。
【０００９】
【実施例】図１に本発明の制御系の構成概略を示す。こ
の制御系はモータ２が制御対象であり、位置検出器３に
よりモータ２の回転数を検出し得られたモータの回転数
を速度変換回路４で速度（角速度）ω(t)に変換し、モ
ータ２のフィードバック値として減算器９に入力する。
減算器９において目標値Ｒからモータ２のフィードバッ
ク値ω(t)を減算して得た偏差ｅ(t)を、ＰＩＤ調節計１
に入力し、ＰＩＤ調節計１でＰＩＤ演算して演算出力ｕ
(t)によりモータ２の電機子電流を制御する。なお、Ｐ
ＩＤ調節計１は、操作量ｕ(t)が、
の制御系はモータ２が制御対象であり、位置検出器３に
よりモータ２の回転数を検出し得られたモータの回転数
を速度変換回路４で速度（角速度）ω(t)に変換し、モ
ータ２のフィードバック値として減算器９に入力する。
減算器９において目標値Ｒからモータ２のフィードバッ
ク値ω(t)を減算して得た偏差ｅ(t)を、ＰＩＤ調節計１
に入力し、ＰＩＤ調節計１でＰＩＤ演算して演算出力ｕ
(t)によりモータ２の電機子電流を制御する。なお、Ｐ
ＩＤ調節計１は、操作量ｕ(t)が、
【００１０】
【数１】
【００１１】であり、伝達関数Ｇ(s)が下式で与えられ
る一般的なＰＩＤ調節計である。
る一般的なＰＩＤ調節計である。
【００１２】Ｇ(s)＝Ｋp（１＋（１／ＴIＳ）＋ＴDＳ） ただし、Ｋp：比例ゲイン ＴI：積分時間 ＴD：微分
時間 また、電機子電流検出器５は、電機子電流ｉ(t)を検出
する。一方、速度変換回路４の出力は加速度変換回路６
にも入力され、ここでモータ回転の加速度α(t)＝ｄω
(t)／ｄｔを検出する。演算部７では、電機子電流ｉ(t)
と加速度α(t)を入力として所定の演算を行なう。演算
部７の出力はゲイン調節部８に入力され、ゲイン調節部
８はこの入力値に応じてＰＩＤ調節計の演算式の係数
（Ｋp，ＴI，ＴD）を制御する。
時間 また、電機子電流検出器５は、電機子電流ｉ(t)を検出
する。一方、速度変換回路４の出力は加速度変換回路６
にも入力され、ここでモータ回転の加速度α(t)＝ｄω
(t)／ｄｔを検出する。演算部７では、電機子電流ｉ(t)
と加速度α(t)を入力として所定の演算を行なう。演算
部７の出力はゲイン調節部８に入力され、ゲイン調節部
８はこの入力値に応じてＰＩＤ調節計の演算式の係数
（Ｋp，ＴI，ＴD）を制御する。
【００１３】すなわち、本発明の制御系は、従来のＰＩ
Ｄ調節計を用いたフィードバック制御系（図１に示す
１，２，３，４，９）に、ＰＩＤ調節計の伝達関数Ｇ
(s)の係数を調節する回路（図１に示す５，６，７，
８）を具備している。
Ｄ調節計を用いたフィードバック制御系（図１に示す
１，２，３，４，９）に、ＰＩＤ調節計の伝達関数Ｇ
(s)の係数を調節する回路（図１に示す５，６，７，
８）を具備している。
【００１４】以下に、ＰＩＤ調節計の伝達関数Ｇ(s)の
係数を調節する回路について説明する。一般にモータの
回転速度に影響する摩擦とモータの電機子電流は比例関
係にあり、摩擦が大きくなるとモータの立ち上り特性の
ハンチングが小さくなることが経験的に知られている。
また、電機子抵抗とブラシの接触抵抗が大きくなると以
下の式より回転速度の立ち上がり特性の傾き（加速度）
が小さくなり、ハンチングも小さくなる。
係数を調節する回路について説明する。一般にモータの
回転速度に影響する摩擦とモータの電機子電流は比例関
係にあり、摩擦が大きくなるとモータの立ち上り特性の
ハンチングが小さくなることが経験的に知られている。
また、電機子抵抗とブラシの接触抵抗が大きくなると以
下の式より回転速度の立ち上がり特性の傾き（加速度）
が小さくなり、ハンチングも小さくなる。
【００１５】
【数２】
【００１６】また、制御系のゲインが大きくなるとハン
チングは大きくなり、逆に制御系のゲインが小さすぎる
とハンチングは小さくなる。従って、ＰＩＤ調節計１の
伝達関数Ｇ(s)の係数を調節する回路においては、電機
子電流と加速度に基づいて所定の演算を行ない、その結
果からハンチングを一定にするように制御系のゲイン
（係数Ｋp，ＴI，ＴD）を調節する。
チングは大きくなり、逆に制御系のゲインが小さすぎる
とハンチングは小さくなる。従って、ＰＩＤ調節計１の
伝達関数Ｇ(s)の係数を調節する回路においては、電機
子電流と加速度に基づいて所定の演算を行ない、その結
果からハンチングを一定にするように制御系のゲイン
（係数Ｋp，ＴI，ＴD）を調節する。
【００１７】図２は演算部７の構成概略を示すブロック
図である。演算部７ａでは、電機子電流ｉ(t)に基づい
て、後述のメンバーシップ関数ｉＬ，ｉＭおよびｉＬの
３つの値を演算出力する。また、演算部７ｂでは、加速
度α(t)に基づいて、メンバーシップ関数αＬ，αＭお
よびαＬの３つの値を演算出力する。
図である。演算部７ａでは、電機子電流ｉ(t)に基づい
て、後述のメンバーシップ関数ｉＬ，ｉＭおよびｉＬの
３つの値を演算出力する。また、演算部７ｂでは、加速
度α(t)に基づいて、メンバーシップ関数αＬ，αＭお
よびαＬの３つの値を演算出力する。
【００１８】ここで、図３および図４を参照して、演算
部７ａの演算について説明する。図３に示すグラフは、
本発明の制御系においてモータの立ち上がり特性が設計
通りの状態（初期状態）でのモータ速度（角速度）の推
移を示す。例えば、時刻ｔ1における速度はω1であり、
このときに加速度変換回路６の出力加速度αと電機子電
流検出回路５で検出された電機子電流ｉを時刻ｔ1にお
ける基準値としている。同様に時刻ｔ2，・・・，
ｔn-1，ｔnについてもそれぞれに加速度αおよび電機子
電流ｉの基準値を定めている。
部７ａの演算について説明する。図３に示すグラフは、
本発明の制御系においてモータの立ち上がり特性が設計
通りの状態（初期状態）でのモータ速度（角速度）の推
移を示す。例えば、時刻ｔ1における速度はω1であり、
このときに加速度変換回路６の出力加速度αと電機子電
流検出回路５で検出された電機子電流ｉを時刻ｔ1にお
ける基準値としている。同様に時刻ｔ2，・・・，
ｔn-1，ｔnについてもそれぞれに加速度αおよび電機子
電流ｉの基準値を定めている。
【００１９】演算部７ａにおいて、まず、時刻ｔ
（ｔ1，ｔ2，・・・，ｔn-1，ｔn）のそれぞれにおける
電機子電流ｉ(t)の、基準値（時刻ｔのそれぞれにおけ
る基準値）に対する偏差をそれぞれ算出する。そしてこ
の各偏差をメンバーシップ値に変換する。図４に示すメ
ンバーシップ関数に従って、例えば、電機子電流ｉ(t)
が基準値と同じ値であれば、メンバーシップ値ｉＬ＝
０，ｉＭ＝１，ｉＳ＝０であり、また電機子電流ｉ(t)
の値が基準値より大きく図４に示すその偏差がＡ点に示
す値であれば、ｉＬ＝０．７，ｉＭ＝０．３，ｉＳ＝０
である。このメンバーシップ値ｉＬ，ｉＭ，ｉＳが電機
子電流ｉ(t)における演算部７ａの出力ｉＬ(t)，ｉＭ
(t)，ｉＳ(t)である。
（ｔ1，ｔ2，・・・，ｔn-1，ｔn）のそれぞれにおける
電機子電流ｉ(t)の、基準値（時刻ｔのそれぞれにおけ
る基準値）に対する偏差をそれぞれ算出する。そしてこ
の各偏差をメンバーシップ値に変換する。図４に示すメ
ンバーシップ関数に従って、例えば、電機子電流ｉ(t)
が基準値と同じ値であれば、メンバーシップ値ｉＬ＝
０，ｉＭ＝１，ｉＳ＝０であり、また電機子電流ｉ(t)
の値が基準値より大きく図４に示すその偏差がＡ点に示
す値であれば、ｉＬ＝０．７，ｉＭ＝０．３，ｉＳ＝０
である。このメンバーシップ値ｉＬ，ｉＭ，ｉＳが電機
子電流ｉ(t)における演算部７ａの出力ｉＬ(t)，ｉＭ
(t)，ｉＳ(t)である。
【００２０】上述と同様に、演算部７ｂにおいては各時
刻ｔ（ｔ1，ｔ2，・・・，ｔn-1，ｔn）のモータ加速度
α(t)の、各基準値に対する偏差をそれぞれ算出する。
そして各偏差を図５に示すメンバーシップ関数に従って
メンバーシップ値αＬ(t)，αＭ(t)，αＳ(t)に変換す
る。例えば、加速度α(t)の値が基準値（時刻ｔにおけ
るαの基準値）より大きく図５に示すＢ点に示す値であ
れば、αＬ＝０．４，αＭ＝０．６，αＳ＝０である。
演算部７ｂの出力は、このようなメンバーシップ値を出
力する。
刻ｔ（ｔ1，ｔ2，・・・，ｔn-1，ｔn）のモータ加速度
α(t)の、各基準値に対する偏差をそれぞれ算出する。
そして各偏差を図５に示すメンバーシップ関数に従って
メンバーシップ値αＬ(t)，αＭ(t)，αＳ(t)に変換す
る。例えば、加速度α(t)の値が基準値（時刻ｔにおけ
るαの基準値）より大きく図５に示すＢ点に示す値であ
れば、αＬ＝０．４，αＭ＝０．６，αＳ＝０である。
演算部７ｂの出力は、このようなメンバーシップ値を出
力する。
【００２１】次に演算部７ｃの演算について説明する。
この演算部７ｃでは演算部７ａ，７ｂで得られた各値を
入力とし、同一時刻の両者を比較し、小さい方の値を出
力する。本実施例では演算部７ａおよび７ｂ共、それぞ
れ３出力であるので、３×３＝９出力となる。すなわ
ち、ｉＬに対してαＬ，αＭ，αＳをそれぞれ比較して
演算した出力Ｍ，Ｓ，ＳＳ、ｉＭに対してαＬ，αＭ，
αＳをそれぞれ比較して演算した出力Ｌ，Ｍ，Ｓ、およ
び、ｉＳに対してαＬ，αＭ，αＳをそれぞれ比較して
演算した出力ＬＬ，Ｌ，Ｍ、の合計９出力である。これ
を図６に示す。例えば前述のように電機子電流が図４に
示すＡ点，加速度が図５に示すＢ点の値である場合、ｉ
ＬおよびαＬの比較より得られる出力は０．４となる。
同様にｉＬおよびαＭの比較より０．６、ｉＭおよびα
Ｌの比較より０．３、ｉＭおよびαＭの比較より０．
３、が得られる。なお、その他の組合わせの比較出力は
０、となる。
この演算部７ｃでは演算部７ａ，７ｂで得られた各値を
入力とし、同一時刻の両者を比較し、小さい方の値を出
力する。本実施例では演算部７ａおよび７ｂ共、それぞ
れ３出力であるので、３×３＝９出力となる。すなわ
ち、ｉＬに対してαＬ，αＭ，αＳをそれぞれ比較して
演算した出力Ｍ，Ｓ，ＳＳ、ｉＭに対してαＬ，αＭ，
αＳをそれぞれ比較して演算した出力Ｌ，Ｍ，Ｓ、およ
び、ｉＳに対してαＬ，αＭ，αＳをそれぞれ比較して
演算した出力ＬＬ，Ｌ，Ｍ、の合計９出力である。これ
を図６に示す。例えば前述のように電機子電流が図４に
示すＡ点，加速度が図５に示すＢ点の値である場合、ｉ
ＬおよびαＬの比較より得られる出力は０．４となる。
同様にｉＬおよびαＭの比較より０．６、ｉＭおよびα
Ｌの比較より０．３、ｉＭおよびαＭの比較より０．
３、が得られる。なお、その他の組合わせの比較出力は
０、となる。
【００２２】さらに演算部７ｄにおいては、演算部７ｃ
で得られた９つの出力の合成を行なう。この合成は、図
６に示すマトリクスおよび図７に示すグラフに対応して
行なう。例えば、図６に示すマトリクスにおいてｉＬと
αＬより得られた出力Ｍ＝０．４を、図７（ａ）に示す
Ｍの三角形領域内の高さが０．４より下の台形領域（右
下がり斜線）に変換する。同様にｉＬおよびαＭより得
られた出力Ｓ＝０．６を、図７（ａ）に示すＳの三角形
領域内において高さが０．６より下の台形領域（左下が
り斜線）に変換する。また、ｉＭとαＬより得られた出
力よりＬ＝０．３，同様にｉＭとαＭより得られた出力
Ｍ＝０．３等を変換する。
で得られた９つの出力の合成を行なう。この合成は、図
６に示すマトリクスおよび図７に示すグラフに対応して
行なう。例えば、図６に示すマトリクスにおいてｉＬと
αＬより得られた出力Ｍ＝０．４を、図７（ａ）に示す
Ｍの三角形領域内の高さが０．４より下の台形領域（右
下がり斜線）に変換する。同様にｉＬおよびαＭより得
られた出力Ｓ＝０．６を、図７（ａ）に示すＳの三角形
領域内において高さが０．６より下の台形領域（左下が
り斜線）に変換する。また、ｉＭとαＬより得られた出
力よりＬ＝０．３，同様にｉＭとαＭより得られた出力
Ｍ＝０．３等を変換する。
【００２３】次に、図７（ｂ）に示すように、このよう
にして得た台形領域全体の重心点を求める。この重心点
の偏差軸成分Ｆ(t)を合成偏差出力として出力する。こ
のＦ(t)はモータの立上がり特性の基準特性に対するず
れを示す指標値、すなわち偏差(基準状態の立上がり特
性に対する変化量)である。
にして得た台形領域全体の重心点を求める。この重心点
の偏差軸成分Ｆ(t)を合成偏差出力として出力する。こ
のＦ(t)はモータの立上がり特性の基準特性に対するず
れを示す指標値、すなわち偏差(基準状態の立上がり特
性に対する変化量)である。
【００２４】ゲイン調節部８は、電機子電流ｉ(t)と加
速度α(t)の、予め定められた所定時刻（ｔ1，ｔ2，・
・・，ｔn-1，ｔn）の各合成偏差Ｆ(t)に基づいて最小
自乗法，学習制御法等によりモータの立ち上がり特性が
基準特性（図３）に一致するように比例ゲインＫp(t)，
積分時間ＴI(t)，微分時間ＴD(t)を変更する。
速度α(t)の、予め定められた所定時刻（ｔ1，ｔ2，・
・・，ｔn-1，ｔn）の各合成偏差Ｆ(t)に基づいて最小
自乗法，学習制御法等によりモータの立ち上がり特性が
基準特性（図３）に一致するように比例ゲインＫp(t)，
積分時間ＴI(t)，微分時間ＴD(t)を変更する。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電動機の
回転速度に影響する摩擦を電機子電流を検出することに
より検出し、また、電動機の電機子抵抗およびブラシ抵
抗を電動機の回転加速度を検出することにより検出する
ので、比較的簡単な構成の検出手段で、電動機の回転速
度に影響する摩擦、電動機の電機子抵抗およびブラシ抵
抗を検出できる。
回転速度に影響する摩擦を電機子電流を検出することに
より検出し、また、電動機の電機子抵抗およびブラシ抵
抗を電動機の回転加速度を検出することにより検出する
ので、比較的簡単な構成の検出手段で、電動機の回転速
度に影響する摩擦、電動機の電機子抵抗およびブラシ抵
抗を検出できる。
【００２６】また、電流検出手段および加速度検出手段
で検出した電機子電流および加速度をそれぞれの基準値
と比較して、電機子電流偏差および加速度偏差を求め、
電機子電流偏差と加速度偏差の合成値が最小になるよう
にＰＩＤ調節計の伝達関数の係数（係数Ｋp，ＴI，
ＴD）を調節するので、摩擦による電動機の回転速度の
変化や電動機の電機子抵抗をブラシの接触抵抗の経時的
及び環境の変化に対しても常に安定した回転速度の立上
がり特性を得ることができる。
で検出した電機子電流および加速度をそれぞれの基準値
と比較して、電機子電流偏差および加速度偏差を求め、
電機子電流偏差と加速度偏差の合成値が最小になるよう
にＰＩＤ調節計の伝達関数の係数（係数Ｋp，ＴI，
ＴD）を調節するので、摩擦による電動機の回転速度の
変化や電動機の電機子抵抗をブラシの接触抵抗の経時的
及び環境の変化に対しても常に安定した回転速度の立上
がり特性を得ることができる。
【図１】 本発明の構成概略を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す演算部７の構成概略を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】 本発明の制御系においてモータの立ち上がり
特性が設計通りの状態（初期状態）でのモータ速度（角
速度）の推移を示すグラフである。
特性が設計通りの状態（初期状態）でのモータ速度（角
速度）の推移を示すグラフである。
【図４】 演算部７ａの演算において用いるメンバーシ
ップ関数を示すグラフである。
ップ関数を示すグラフである。
【図５】 演算部７ｂの演算において用いるメンバーシ
ップ関数を示すグラフである。
ップ関数を示すグラフである。
【図６】 演算部７ｄの演算において用いるルールマト
リクスである。
リクスである。
【図７】 演算部７ｄの演算において用いるグラフであ
り、（ａ）は演算部７ｃの演算出力（演算部７ｄの入
力）をグラフ上の領域に変換する際を、（ｂ）は合成し
た領域が形成する図形の重心点より、Ｆ(t)を決定する
際を、それぞれ示している。
り、（ａ）は演算部７ｃの演算出力（演算部７ｄの入
力）をグラフ上の領域に変換する際を、（ｂ）は合成し
た領域が形成する図形の重心点より、Ｆ(t)を決定する
際を、それぞれ示している。
１：ＰＩＤ調節計（ＰＩＤ調節計） ２：モータ（電動
機） ３：位置検出器 ４：速度変換回路 ５：電機子電流検出器（電流検出手段） ６：加速度変換回路（加速度検出手段） ７：演算部 ７ａ：演算部（第１の演算手段） ７ｂ：演算部（第２
の演算手段） ７ｃ，７ｄ：演算部（合成手段） ８：ゲイン調節部（制御手段） ９：減算器
機） ３：位置検出器 ４：速度変換回路 ５：電機子電流検出器（電流検出手段） ６：加速度変換回路（加速度検出手段） ７：演算部 ７ａ：演算部（第１の演算手段） ７ｂ：演算部（第２
の演算手段） ７ｃ，７ｄ：演算部（合成手段） ８：ゲイン調節部（制御手段） ９：減算器
Claims (1)
- 【請求項１】電動機の回転速度をフィードバックし、該
フィードバック値と目標値との偏差を、 伝達関数Ｇ(s)＝Ｋp（１＋（１／ＴIＳ）＋ＴDＳ） ただし、Ｋp：比例ゲイン ＴI：積分時間 ＴD：微分
時間 で与えられるＰＩＤ調節計に入力し、該ＰＩＤ調節計の
出力を制御量として電動機に与え、電動機の回転速度を
制御する電動機の回転速度制御装置において、 電動機の電機子電流を検出する電流検出手段；電動機の
回転加速度を検出する加速度検出手段；モータ速度の立
上がり所定点の、前記電流検出手段が検出した電流の、
基準値に対応する偏差を、所定偏差領域に属する度合を
示す値に変換する第１の演算手段；前記所定点の、前記
加速度検出手段が検出した加速度の、基準値に対応する
偏差を、所定偏差領域に属する度合を示す値に変換する
第２の演算手段；第１の演算手段が変換した値と第２の
演算手段が変換した値を合成する合成手段；および、 前記合成手段が合成した値が最小となるように前記ＰＩ
Ｄ調節計の比例ゲインＫp，積分時間ＴI，および微分時
間ＴDの少なくとも一者を調節する制御手段；を備える
ことを特徴とする、電動機の回転速度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3249743A JPH0591775A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 電動機の回転速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3249743A JPH0591775A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 電動機の回転速度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0591775A true JPH0591775A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17197554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3249743A Pending JPH0591775A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 電動機の回転速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0591775A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100967665B1 (ko) * | 2008-04-01 | 2010-07-07 | 부산대학교 산학협력단 | 저속 영역에서의 전동기 속도 제어 시스템 및 속도 제어방법 |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP3249743A patent/JPH0591775A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100967665B1 (ko) * | 2008-04-01 | 2010-07-07 | 부산대학교 산학협력단 | 저속 영역에서의 전동기 속도 제어 시스템 및 속도 제어방법 |
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