JPH0646586A - 電動機の速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】加減速運転中及び定速運転中の他の電動機との
揃速性を向上させ、揃速性の乱れによる過負荷保護装置
の動作を回避することにある。 【構成】実速度が速度基準に近付くように速度制御回路
及び電流制御回路を介して電動機を制御すると共に、前
記速度制御回路にその出力信号を入力側に負帰還するド
ルーピング回路を設けた電動機の速度制御装置におい
て、速度制御回路をシミュレートするための遅れ要素を
有する速度基準遅延回路20より得られる速度基準から電
動機及び負荷の加減速に必要なトルクを演算する変化率
検出器21及び負荷トルク算出器23と、変化率検出器21及
び負荷トルク算出器23により求められた加減速トルク及
び負荷トルクと速度制御回路16の出力値との偏差を求め
てドルーピング回路24に入力する偏差検出手段25とを備
え、ドルーピング回路24は入力される偏差に対してドル
ーピングゲインを乗じて速度制御回路16の入力側に負帰
還する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、実速度が速度基準に近
付くように速度制御回路及び電流制御回路を介して電動
機を制御すると共に、速度制御回路にその出力信号を入
力側に負帰還するドルーピング回路を設けた電動機の速
度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】抄紙機やオフマシンコータ等のペーパー
ロールを駆動する装置においては、紙により機械的に結
合された各ロールを駆動する複数の電動機を揃速制御す
るようにしている。図２は、この種の電動機の一般的な
速度制御装置の回路構成例を示すものである。

【０００３】図２の速度制御装置において、材料（紙）
を通す時や、運転中の時にはライン速度基準発生器（Ｍ
ＲＨ）からライン速度基準が出力される。この場合、材
料である紙には、吸水、乾燥による伸び縮みがあるた
め、たとえ速度基準が一定であってもライン速度の実際
値は変化することが多い。

【０００４】そこで、実際のライン速度を所望の速度基
準に近付けるには、ＭＲＨ１０から出力される速度基準
に対して速度基準補正器１１により補正を加えたものを
速度基準２として偏差検出回路１２に入力する。また、
ロール１３を駆動する電動機１４の速度を速度検出器
（ＳＳ）１５により検出し、それを速度フィードバック
信号３として偏差検出回路１２に入力する。偏差検出回
路１２は、２つの入力信号に基づいて、速度基準と実際
のライン速度の差、すなわち速度偏差を演算し、それを
速度制御回路（ＡＳＲ）１６に入力する。この速度制御
回路１６は、比例積分（ＰＩ）動作型に構成されてお
り、速度フィードバック信号３に対応する実際のライン
速度を速度基準２に近付けるためのトルク基準４を出力
する。このトルク基準４は、電流制御回路（ＡＣＲ）１
７に入力されて電流基準に変換され、その電流基準に基
づいて電動機１４の電流が制御され、それにより実速度
が速度基準に近付くような制御が行われる。

【０００５】一般にペーパロールにおいて、ロールと紙
との接触角度（一般に「抱き角」という）の小さいもの
では、たとえ紙速度とロール表面速度が一致していなく
ても、ロール表面と紙の間に滑り現象が生じ易いので、
搬送される紙の側から電動機１４にかかる負荷はほぼ無
視することができる。そのため、速度制御回路１６の持
つ積分項の働きで、偏差検出回路１２から出力される偏
差信号はゼロとなる。すなわち、ロール駆動用電動機の
実速度は速度基準に一致する。

【０００６】しかし、抱き角が大きく、紙とロール間に
滑り現象が生じ難い状態の場合は、紙の搬送速度にほぼ
一致するロール表面速度と速度基準との間に差が生じ、
その速度差が負荷として電動機１４に作用するようにな
る。この場合、負荷に対して電動機１４の容量が十分に
大きければ問題にならないが、一般にペーパロール駆動
用電動機としては、設備のコスト面から小容量のものを
使用するため、この負荷を無視することはできない。す
なわち、もしロール表面速度が速度基準より遅いとする
と、その速度差によって生ずるライン速度基準２と電動
機の速度フィードバック信号３との間の偏差に速度制御
回路１６で比例積分の演算処理を施してトルク基準４が
作られる。しかし、紙の側から加えられる負荷が電動機
の能力を上回る場合には、速度の修正動作、すなわち速
度上昇動作を行うことができず、トルク基準が益々大き
くなるように速度偏差が速度制御回路１６の積分項で積
分され続ける。そのため、電動機１４が益々過負荷とな
り、ついには過負荷保護装置が動作し、電動機停止の事
態に至る虞がある。

【０００７】このような事態を未然に防止するために、
速度制御回路１６から出力されるトルク基準４にドルー
ピング回路１８により所定のドルーピングゲインを掛け
てドルーピング量５とし、それを負のフィードバック量
として偏差検出回路１２にフィードバックすることによ
り、速度基準２と速度フィードバック信号３との間の偏
差をなくすようにしたドルーピング付き速度制御方式と
呼ばれている制御方式が一般的に用いられている。

【０００８】このドルーピング付き速度制御方式では、
図２に示すようにトルク基準４に対して常に同じ値のド
ルーピングを掛け、その値をドルーピング量５とし、速
度フィードバックと共に負のフィードバックとして偏差
検出回路１２に入力し、電動機１４の速度と速度基準２
との偏差をなくすようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなド
ルーピング付き速度制御方式においては、加減速トルク
（加減速時のみのトルク）と負荷トルク（メカニカルロ
ス分によるトルク）の加算値に外乱に対するトルク（常
時変化するトルク）を加え、これにドルーピングゲイン
を乗じてドルーピング量５を求めているので、加減速運
転中と定速時でドルーピング量に大きな差が生ずる。

【００１０】すなわち、加減速運転時にドルーピング量
５が速度フィードバック信号３と共に負のフィードバッ
ク信号として偏差検出回路１２に入力されると、偏差検
出回路１２はライン速度基準２と電動機速度との偏差を
検出し、さらにドルーピング量５が負のフィードバック
信号として付加的に入力されることにより、速度フィー
ドバック信号３がライン速度基準２より小さな値であっ
てもドルーピング量が大きいため、偏差検出回路１２の
出力がゼロになってしまい、電動機１４とロール１３上
の紙により機械的に結合された他のロールとの揃速性が
とれなくなるという問題があった。

【００１１】本発明は、それぞれロールを駆動する複数
の電動機の加減速運転中における揃速性を向上させ、も
って電動機の過負荷保護装置の誤差動を防止するするこ
とができる電動機の速度制御装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、実速度が速度基準に近付くように速度制御
手段及び電流制御手段を介して電動機を制御すると共
に、前記速度制御手段にその出力信号を入力側に負帰還
するドルーピング手段を設けた電動機の速度制御装置に
おいて、前記速度基準が入力され前記速度制御手段をシ
ミュレートするための遅れ要素を有する速度基準遅延手
段と、この速度基準遅延手段より得られる速度基準から
前記電動機及び負荷の加減速に必要なトルクを演算する
トルク演算手段と、トルク演算手段により求められた加
減速トルク及び負荷トルクと前記速度制御手段の出力値
との偏差を求めて前記ドルーピング手段に入力する偏差
検出手段とを備え、前記ドルーピング手段は前記偏差検
出手段より入力される偏差に対しドルーピングゲインを
乗じて前記速度制御手段の入力側に負帰還するようにし
たものである。

【００１３】

【作用】このような構成の電動機の速度制御装置にあっ
ては、速度基準遅延手段により速度制御手段の遅れ分が
シミュレートされた速度基準がトルク演算手段に取込ま
れると、この速度基準を微分することによって得られる
速度基準の変化率に最適な倍率を乗じて加減速トルクを
求める共に、速度基準より負荷トルクを求め、これら加
減速トルク及び負荷トルクの加算値と速度制御手段の出
力トルクとの偏差をドルーピング手段に入力することに
より、この偏差にドルーピングゲインが乗じられる。こ
の場合、加減速トルク及び負荷トルクの加算値と速度制
御手段の出力トルクとの偏差は負荷に与えられる外乱に
対する必要トルクにのみドルービングゲインが乗じられ
るので、加減速トルクに影響されることなくドルービン
グ量が求められる。従って、このドルービング手段によ
り求められたドルービング量を速度フィードバック値と
共に負のフィードバック量として速度基準に加えて速度
制御手段に与えることにより、速度基準とフィードバッ
ク量との偏差がなくなるように制御動作するので、他の
ロールを駆動する電動機との揃速性を向上させることが
できる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。

【００１５】図１は本発明による電動機の速度制御装置
の回路構成例を示すもので、図２と同一部分には同一符
号を付して示す。図１において、ライン速度基準発生器
（ＭＲＨ）１０より発生する速度基準に対して、実際の
ライン速度を所望の速度基準に近付けるために速度基準
補正器（ＳＲＨ）１１より補正を加えたものを速度基準
２として、偏差検出回路１２に与えている。この偏差検
出回路１２は速度基準２と速度検出器（ＳＳ）１５より
速度フィードバック信号３として入力される実際のライ
ン速度との差、すなわち速度偏差を演算し、それを速度
制御回路（ＡＳＲ）１６に入力する。この速度制御回路
１６は速度フィードバック信号３に対応する実際のライ
ン速度をライン速度基準２に近付けるためのトルク基準
４を出力する。このトルク基準４は電流制御回路（ＡＣ
Ｒ）１７に入力されて電流基準に変換され、その電流基
準に基づいて電動機１４の電流が制御され、それにより
実際速度がライン速度基準２に近付くような制御が行わ
れる。

【００１６】一方、２０はライン速度基準２が入力され
る速度遅延回路で、この速度遅延回路２０は速度制御回
路１６をシミュレートするための遅れ要素を含んだ速度
基準を算出するものである。また、２１は速度遅延回路
２０より出力される速度基準を微分して速度変化率を求
める変化率検出器、２２はこの変化率検出器２１の出力
に最適な倍率を積算する倍率積算器で、この倍率積算器
２２からは加減速トルクが得られる。さらに、２３は速
度遅延回路２０より出力される速度基準が入力される負
荷トルク算出器で、この負荷トルク算出器２３は負荷が
仕事をするに必要なトルク、つまりメカニカルロス分を
算出するものである。

【００１７】これら倍率積算器２２より得られる加減速
トルクと負荷トルク算出器２３より得られるメカニカル
ロス分は加算器２４により加算され、その加算値と速度
制御回路１６の出力値４との偏差を偏差検出回路２５に
より検出し、その偏差をドルーピング回路２６に加え
る。このドルーピング回路２６では、その偏差にドルー
ピングゲインを乗じてドルーピング量７を求め、これを
偏差検出回路１２に負のフィードバック量として加え
る。

【００１８】次にこのように構成された電動機のドルー
ピング付き速度制御装置の作用について述べる。ライン
速度基準発生器１０より出力された速度基準に対し速度
基準補正器１１で紙の速度変化分が調節され、これをラ
イン速度基準２として出力する。このライン速度基準２
が速度基準遅延回路２０に加えられると、この速度基準
遅延回路２０では速度制御回路１６をシミュレートする
ための遅れ要素を含んだ速度基準を算出し、これを変化
率検出器２１及び負荷トルク算出器２３にそれぞれ入力
する。

【００１９】変化率検出器２１では遅れ要素を含んだ速
度基準を微分して速度変化率を求め、その値を倍率積算
器２２にて最適な倍率を積算したものを加減速トルクと
して出力する。また、負荷トルク算出器２３では遅れ要
素を含んだ速度基準よりメカニカルロス分に相当する負
荷トルクが求められる。そして、これら加減速トルクと
負荷トルクは加算器２４により加算され、その加算値と
速度制御回路１６より出力されるトルク基準４との偏差
が偏差検出回路２５により検出され、ドルーピング回路
２６に加えられる。

【００２０】このドルーピング回路２６では、その入力
偏差に対してドルーピングゲインを乗じてドルーピング
量７を求め、これを偏差検出回路１２に与える。この偏
差検出回路１２では、このドルーピング量７を速度フィ
ードバック信号３と共に、負のフィードバック量として
ライン速度基準２に加える。このようにして偏差検出回
路１２より得られた偏差出力が速度制御回路１６に入力
されると、この速度制御回路１６より出力されるトルク
基準４に従って電流制御回路１７を介して電動機１４の
速度が制御される。

【００２１】このように本実施例では、ライン速度基準
２を速度基準遅延回路２０に入力して速度制御回路１６
の遅れ要素による一次遅れを補償し、その出力を変化率
検出器２１により微分し、さらに倍率積算器２２にて最
適な倍率を積算して加減速トルクを求め、また速度基準
遅延回路２０の出力を負荷トルク算出器２３に入力して
負荷トルクを求め、これら加減速トルクと負荷トルクと
の加算値と速度制御回路１６の出力値との偏差をドルー
ピング回路２６に与えるようにしたので、このドルーピ
ング回路２４より制御に必要な外乱トルクに対してのみ
求められたドルーピング量を偏差検出回路１２を介して
速度制御回路１６にフィードバックすることができる。

【００２２】従って、電動機の加減速時の加減速トルク
の影響を受けずに、外乱トルクの変動分に対してのみフ
ィーバック制御することができるので、他の電動機との
揃速性を損なうことによる電動機１４の過負荷を防止す
ることができる。このことにより、電動機１４ないしロ
ール１３と他の電動機ないしロールとの揃速性を達成
し、電動機過負荷による保護装置の誤動作を回避するこ
とができる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、抄紙
機やオフマシンコータ等のロールを駆動する電動機をド
ルーピング付き速度制御を行っても、加減速運転中及び
定速運転中の揃速性を向上させ、揃速性の乱れによる電
動機の過負荷保護装置の誤動作を回避することができる
電動機の速度制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動機の速度制御装置の一実施例
を示す回路構成図。

【図２】従来の電動機の速度制御装置の一実施例を示す
回路構成図。

【符号の説明】

１０……ライン速度基準発生器、１１……速度基準補正
器、１２……偏差検出回路、１３……ロール、１４……
電動機、１５……速度検出器、１６……速度制御回路、
１７……電流制御回路、２０……速度基準遅延回路、２
１……変化率検出器、２２……倍率積算器、２３……負
荷トルク算出器、２４……加算器、２５……偏差検出回
路、２６……ドルーピング回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 権藤 吉孝 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実速度が速度基準に近付くように速度制
   御手段及び電流制御手段を介してロールを駆動する電動
   機を制御すると共に、前記速度制御手段にその出力信号
   を入力側に負帰還するドルーピング手段を設けた電動機
   の速度制御装置において、 前記速度基準が入力され前記速度制御手段をシミュレー
   トするための遅れ要素を有する速度基準遅延手段と、こ
   の速度基準遅延手段より得られる速度基準から前記電動
   機及び負荷の加減速に必要なトルクを演算するトルク演
   算手段と、このトルク演算手段により求められた加減速
   トルク及び負荷トルクと前記速度制御手段の出力値との
   偏差を求めて前記ドルーピング手段に入力する偏差入力
   手段とを備え、前記ドルーピング手段は前記偏差入力手
   段より入力される偏差に対しドルーピングゲインを乗じ
   て前記速度制御手段の入力側に負帰還することを特徴と
   する電動機の速度制御装置。