JPH07131993A - 電動機の速度制御装置 - Google Patents
電動機の速度制御装置Info
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- JPH07131993A JPH07131993A JP5276321A JP27632193A JPH07131993A JP H07131993 A JPH07131993 A JP H07131993A JP 5276321 A JP5276321 A JP 5276321A JP 27632193 A JP27632193 A JP 27632193A JP H07131993 A JPH07131993 A JP H07131993A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 迅速かつ正確に電動機の速度補償および外乱
補償ができ、しかも安定した速度制御を行うことができ
るようにした。 【構成】 電動機１５の回転子軸に取り付けられたパル
スエンコーダの出力信号から速度検出用のエッジデータ
をエッジデータ検出部２４で検出する。このエッジデー
タ検出部２４で検出したエッジデータのうち最新エッジ
データをセレクタ１６で検出する。この検出値と電動機
モデル１８の速度とを比較するために、モデルの出力を
遅延部１９で１サンプリング分だけ遅延させた後、平均
化処理部２０ａ〜２０ｄで平均化処理する。この平均化
処理した出力値と前記検出値とを第４〜第７偏差部２１
ａ〜２１ｄで比較する。
補償ができ、しかも安定した速度制御を行うことができ
るようにした。 【構成】 電動機１５の回転子軸に取り付けられたパル
スエンコーダの出力信号から速度検出用のエッジデータ
をエッジデータ検出部２４で検出する。このエッジデー
タ検出部２４で検出したエッジデータのうち最新エッジ
データをセレクタ１６で検出する。この検出値と電動機
モデル１８の速度とを比較するために、モデルの出力を
遅延部１９で１サンプリング分だけ遅延させた後、平均
化処理部２０ａ〜２０ｄで平均化処理する。この平均化
処理した出力値と前記検出値とを第４〜第７偏差部２１
ａ〜２１ｄで比較する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電動機の速度制御装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動機の速度制御においては、速度検出
の精度を上げるため、電動機の回転子軸に取り付けられ
たインクリメントエンコーダからの図７に示す１Ｆ信号
（エンコーダ信号の周期毎の信号）の検出エッジを利用
して検出速度の演算を行っている。従って、速度検出周
期毎（ＡＳＲ周期毎）に検出エッジが入ってこないよう
な、極低速状態では速度検出エッジが充分得られない。
ここで、図７に示す４Ｆ信号（４逓倍信号）により速度
検出を行う方法も考えられるが、この方法ではエンコー
ダの出力信号の相間の位相誤差が大きく、検出速度に大
きな誤差を含んでしまうおそれがある。このため、負荷
トルクオブザーバにより外乱出力の平均化処理を行って
いた。
の精度を上げるため、電動機の回転子軸に取り付けられ
たインクリメントエンコーダからの図７に示す１Ｆ信号
（エンコーダ信号の周期毎の信号）の検出エッジを利用
して検出速度の演算を行っている。従って、速度検出周
期毎（ＡＳＲ周期毎）に検出エッジが入ってこないよう
な、極低速状態では速度検出エッジが充分得られない。
ここで、図７に示す４Ｆ信号（４逓倍信号）により速度
検出を行う方法も考えられるが、この方法ではエンコー
ダの出力信号の相間の位相誤差が大きく、検出速度に大
きな誤差を含んでしまうおそれがある。このため、負荷
トルクオブザーバにより外乱出力の平均化処理を行って
いた。
【０００３】なお、図７は前述したインクリメントエン
コーダより得た１Ｆ信号及び４逓倍信号（４Ｆ信号）
で、図中、Ａ相、Ｂ相はエンコーダの出力信号である。
コーダより得た１Ｆ信号及び４逓倍信号（４Ｆ信号）
で、図中、Ａ相、Ｂ相はエンコーダの出力信号である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来で
は、１Ｆ信号に基づいて速度検出と負荷トルクオブザー
バの処理をしているため、エッジパルスの検出時刻の増
大に伴い速度制御系が不安定となり易い問題がある。
は、１Ｆ信号に基づいて速度検出と負荷トルクオブザー
バの処理をしているため、エッジパルスの検出時刻の増
大に伴い速度制御系が不安定となり易い問題がある。
【０００５】さらに、従来の負荷トルクオブザーバで
は、エッジパルスの発生時刻に対応させてモデルの速度
を使用して速度の平均化処理を行っていなかったため、
速度応答にオーバシュートやアンダーシュートが発生し
易かった。
は、エッジパルスの発生時刻に対応させてモデルの速度
を使用して速度の平均化処理を行っていなかったため、
速度応答にオーバシュートやアンダーシュートが発生し
易かった。
【０００６】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、迅速かつ正確に電動機の速度補償および外乱補償
ができ、しかも安定した速度制御を行うことかできる電
動機の速度制御装置を提供することを目的とする。
ので、迅速かつ正確に電動機の速度補償および外乱補償
ができ、しかも安定した速度制御を行うことかできる電
動機の速度制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、第１発明は電動機の速度指令値と実速
度との偏差出力値を増幅するアンプと、このアンプの出
力値と負荷トルクの推定値との加算出力値をトルク指令
値とし、このトルク指令値と負荷トルクとの偏差出力値
で運転される電動機と、この電動機の回転子軸に取り付
けられたインクリメントエンコーダと、このエンコーダ
から出力される２相信号の各立上り、立下りのエッジに
基づいて４相の速度検出を行う速度検出部と、前記トル
ク指令値と負荷トルクの推定値との偏差出力値が供給さ
れる電動機モデルと、前記速度検出エッジが検出された
ときに電動機モデル出力の平均化処理を行う平均化処理
部と、前記速度検出部で検出された最新の検出エッジを
記憶し、その検出エッジに対応した速度検出値と電動機
モデルの平均化処理出力をセレクトする最新エッジセレ
クタ部と、この最新エッジセレクタ部によりセレクトさ
れた速度検出エッジと電動機モデル出力の平均化処理値
との偏差値を導入して負荷トルクの推定値を出力するオ
ブザーバゲインとを備えたものである。
達成するために、第１発明は電動機の速度指令値と実速
度との偏差出力値を増幅するアンプと、このアンプの出
力値と負荷トルクの推定値との加算出力値をトルク指令
値とし、このトルク指令値と負荷トルクとの偏差出力値
で運転される電動機と、この電動機の回転子軸に取り付
けられたインクリメントエンコーダと、このエンコーダ
から出力される２相信号の各立上り、立下りのエッジに
基づいて４相の速度検出を行う速度検出部と、前記トル
ク指令値と負荷トルクの推定値との偏差出力値が供給さ
れる電動機モデルと、前記速度検出エッジが検出された
ときに電動機モデル出力の平均化処理を行う平均化処理
部と、前記速度検出部で検出された最新の検出エッジを
記憶し、その検出エッジに対応した速度検出値と電動機
モデルの平均化処理出力をセレクトする最新エッジセレ
クタ部と、この最新エッジセレクタ部によりセレクトさ
れた速度検出エッジと電動機モデル出力の平均化処理値
との偏差値を導入して負荷トルクの推定値を出力するオ
ブザーバゲインとを備えたものである。
【０００８】第２発明は電動機モデルの出力側に、電動
機モデル出力を一定サンプリング値遅らせる遅延部を設
けたことを特徴とするものである。
機モデル出力を一定サンプリング値遅らせる遅延部を設
けたことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】４種類の速度検出エッジに基づいた速度検出回
路に対して、それぞれの４種類の信号に対応して負荷ト
ルクオブザーバの電動機モデル出力の平均化処理を実行
することにより、迅速に電動機の速度補償ができる。ま
た、各々の速度検出時刻に対応するため、一定サンプリ
ング遅らせた電動機モデル出力を使用して平均化処理を
行いオブザーバを構成することにより正確な補償ができ
る。
路に対して、それぞれの４種類の信号に対応して負荷ト
ルクオブザーバの電動機モデル出力の平均化処理を実行
することにより、迅速に電動機の速度補償ができる。ま
た、各々の速度検出時刻に対応するため、一定サンプリ
ング遅らせた電動機モデル出力を使用して平均化処理を
行いオブザーバを構成することにより正確な補償ができ
る。
【００１０】
【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、１１は第１偏差部で、この第１偏
差部１１は速度指令値ωｒ＊がプラス端に与えられ、マ
イナス端には後述の実速度ωｒが与えられる。第１偏差
部１１の出力はアンプ１２で増幅されて加算部１３の一
端に与えられる。加算部１３の他端には負荷トルクの推
定値ΛτLが与えられる。加算部１３で加算された出力
はトルク指令値τM＊として第２偏差部１４のプラス端
に与えられ、そのマイナス端には負荷トルクτLが与え
られる。第２偏差部１４の出力値は電動機１５の運転に
使用される。電動機１５の回転子軸には図示しないがイ
ンクリメントパルスエンコーダが取り付けられている。
このエンコーダは出力に２相のパルス出力（Ａ相、Ｂ
相）を送出する。この２相のパルス出力の各立上り、立
下りのエッジデータをエッジ検出部２４で検出し、立上
り時のＡ，Ｂと立下り時のＡ，Ｂの各相エッジによる速
度を演算して４相１Ｆ信号を得、この信号から最新のエ
ッジを最新エッジセレクタ１６で検出する。同図ではＢ
相が検出されている。
する。図１において、１１は第１偏差部で、この第１偏
差部１１は速度指令値ωｒ＊がプラス端に与えられ、マ
イナス端には後述の実速度ωｒが与えられる。第１偏差
部１１の出力はアンプ１２で増幅されて加算部１３の一
端に与えられる。加算部１３の他端には負荷トルクの推
定値ΛτLが与えられる。加算部１３で加算された出力
はトルク指令値τM＊として第２偏差部１４のプラス端
に与えられ、そのマイナス端には負荷トルクτLが与え
られる。第２偏差部１４の出力値は電動機１５の運転に
使用される。電動機１５の回転子軸には図示しないがイ
ンクリメントパルスエンコーダが取り付けられている。
このエンコーダは出力に２相のパルス出力（Ａ相、Ｂ
相）を送出する。この２相のパルス出力の各立上り、立
下りのエッジデータをエッジ検出部２４で検出し、立上
り時のＡ，Ｂと立下り時のＡ，Ｂの各相エッジによる速
度を演算して４相１Ｆ信号を得、この信号から最新のエ
ッジを最新エッジセレクタ１６で検出する。同図ではＢ
相が検出されている。
【００１１】１７は第３偏差部で、この第３偏差部１７
のプラス端にはトルク指令値τM＊が与えられ、マイナ
ス端には負荷トルク推定値ΛτLが与えられる。第３偏
差部１７の出力は電動機モデル部１８に供給される。モ
デル部１８からは電動機モデル出力が送出されて遅延部
１９に入力される。遅延部１９は必ずしも必要としない
が最新エッジセレクタ１６から送出される検出速度遅れ
を考慮するために、例えば１サンプリング値だけモデル
出力を遅らせるものである。遅延部１９から送出された
モデル出力は最新エッジセレクタ１６から送出される４
相に適合させるために、４つの速度の平均化処理部２０
ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに供給される。これら平均
化処理部２０ａ〜２０ｄの出力は最新エッジセレクタ１
６の各相出力と第４〜第７偏差部２１ａ〜２１ｄで比較
され、その偏差出力値がオブザーバゲイン部２２に与え
られる。オブザーバゲイン部２２は入力された値に基づ
いて出力に負荷トルクの推定値ΛτL を得る。２３は第
８偏差部で、この第８偏差部２３のプラス端にはモデル
出力が与えられ、マイナス端には第４〜第７偏差部２１
ａ〜２１ｄの出力が与えられ、その偏差出力が実速度ω
ｒとして送出される。
のプラス端にはトルク指令値τM＊が与えられ、マイナ
ス端には負荷トルク推定値ΛτLが与えられる。第３偏
差部１７の出力は電動機モデル部１８に供給される。モ
デル部１８からは電動機モデル出力が送出されて遅延部
１９に入力される。遅延部１９は必ずしも必要としない
が最新エッジセレクタ１６から送出される検出速度遅れ
を考慮するために、例えば１サンプリング値だけモデル
出力を遅らせるものである。遅延部１９から送出された
モデル出力は最新エッジセレクタ１６から送出される４
相に適合させるために、４つの速度の平均化処理部２０
ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに供給される。これら平均
化処理部２０ａ〜２０ｄの出力は最新エッジセレクタ１
６の各相出力と第４〜第７偏差部２１ａ〜２１ｄで比較
され、その偏差出力値がオブザーバゲイン部２２に与え
られる。オブザーバゲイン部２２は入力された値に基づ
いて出力に負荷トルクの推定値ΛτL を得る。２３は第
８偏差部で、この第８偏差部２３のプラス端にはモデル
出力が与えられ、マイナス端には第４〜第７偏差部２１
ａ〜２１ｄの出力が与えられ、その偏差出力が実速度ω
ｒとして送出される。
【００１２】図２Ａは平均化処理部２０ａの詳細な構成
説明図で、３１はサンプリング時間部、３２は乗算部、
３３は加算部、３４は遅延部、３５は１／２倍の係数
部、３６は検出エッジ有無を切換えるスイッチ、３７は
偏差部、３８は除算部である。図２ＢはＴASRとΔＴと
の関係を示すものである。
説明図で、３１はサンプリング時間部、３２は乗算部、
３３は加算部、３４は遅延部、３５は１／２倍の係数
部、３６は検出エッジ有無を切換えるスイッチ、３７は
偏差部、３８は除算部である。図２ＢはＴASRとΔＴと
の関係を示すものである。
【００１３】次に上記実施例の動作を述べる。第１偏差
部１１は速度指令値ωｒ＊と実速度ωｒとの偏差分をア
ンプ１２で増幅して加算部１３に送出する。加算部１３
は負荷トルク推定値ΛτL にアンプ１２の出力値を加算
して出力にトルク指令値τM＊を送出する。このトルク
指令値τM ＊は第２偏差部１４で負荷トルクτLと比較
され、その偏差分で電動機１５が運転される。電動機１
５の運転によりパルスエンコーダが図３イ，ロに示すＡ
相、Ｂ相のパルスを送出する。このパルスの立上り、立
下りの各エッジデータを図３ハ〜ヘのように検出する。
各エッジデータは最新エッジセレクタ１６により最新エ
ッジデータが選択されて出力される。この出力値が検出
速度であるが、検出速度はエッジの検出から速度の演算
を行うまでに１サンプリングの遅れを生じる。このた
め、検出速度とモデル１８の速度とを適合させるため
に、遅延部１９で１サンプリング遅らせてから平均化処
理部２０ａ〜２０ｄを行って、速度の比較を第４〜第７
偏差部２１ａ〜２１ｄで行っている。
部１１は速度指令値ωｒ＊と実速度ωｒとの偏差分をア
ンプ１２で増幅して加算部１３に送出する。加算部１３
は負荷トルク推定値ΛτL にアンプ１２の出力値を加算
して出力にトルク指令値τM＊を送出する。このトルク
指令値τM ＊は第２偏差部１４で負荷トルクτLと比較
され、その偏差分で電動機１５が運転される。電動機１
５の運転によりパルスエンコーダが図３イ，ロに示すＡ
相、Ｂ相のパルスを送出する。このパルスの立上り、立
下りの各エッジデータを図３ハ〜ヘのように検出する。
各エッジデータは最新エッジセレクタ１６により最新エ
ッジデータが選択されて出力される。この出力値が検出
速度であるが、検出速度はエッジの検出から速度の演算
を行うまでに１サンプリングの遅れを生じる。このた
め、検出速度とモデル１８の速度とを適合させるため
に、遅延部１９で１サンプリング遅らせてから平均化処
理部２０ａ〜２０ｄを行って、速度の比較を第４〜第７
偏差部２１ａ〜２１ｄで行っている。
【００１４】次にモデル出力の平均化処理について述べ
る。まず、速度検出ＡＳＲルーチンの周期と速度検出の
エッジデータが入ってくる周期は非同期であるからこの
ことを数式を用いて説明するに当たり、記号の定義を行
う。
る。まず、速度検出ＡＳＲルーチンの周期と速度検出の
エッジデータが入ってくる周期は非同期であるからこの
ことを数式を用いて説明するに当たり、記号の定義を行
う。
【００１５】ｉ：ＡＳＲルーチン割込信号に関するも
の、ｊ：速度検出信号に関するもの、ｎ：検出速度、例
えば（ｊ−１）：ｊ期間の検出速度ｎ（ｊ−１）→ｊ ｎM：モデルの出力、例えば（ｉ−１）：ｉ期間のモデ
ル出力ｎM（ｉ−１）→ｉ θ：位相、例えばｊ点での位相θｊ θM：位相、例えばｊ点での位相θMｊ Ｔ：時刻、例えばｊ点での時刻Ｔｊ ここで、（ｊ−１）からｊの検出周期における平均速度
は次式で近似できる。
の、ｊ：速度検出信号に関するもの、ｎ：検出速度、例
えば（ｊ−１）：ｊ期間の検出速度ｎ（ｊ−１）→ｊ ｎM：モデルの出力、例えば（ｉ−１）：ｉ期間のモデ
ル出力ｎM（ｉ−１）→ｉ θ：位相、例えばｊ点での位相θｊ θM：位相、例えばｊ点での位相θMｊ Ｔ：時刻、例えばｊ点での時刻Ｔｊ ここで、（ｊ−１）からｊの検出周期における平均速度
は次式で近似できる。
【００１６】
【数１】
【００１７】従って、（１）式に基づいてモデル出力の
平均化処理を行う方法を次に示す。
平均化処理を行う方法を次に示す。
【００１８】エッジの検出時刻はＡＲＳ周期と同期して
ないため、エッジ検出時のモデルの回転位相角を図４を
参照して次式で求める。まず、時刻ｊ点でのモデル出力
は次式で表される。
ないため、エッジ検出時のモデルの回転位相角を図４を
参照して次式で求める。まず、時刻ｊ点でのモデル出力
は次式で表される。
【００１９】
【数２】
【００２０】但し、ＴM＊は電動機モデルの機械時定
数、Ｔｒｑはトルク指令（ｉ−１）→ｊ期間である。
数、Ｔｒｑはトルク指令（ｉ−１）→ｊ期間である。
【００２１】（２）式を変形すると（３）式になる。
【００２２】
【数３】
【００２３】次に時刻ｊのモデルの位相（θｊ→θMｉ
の変化分）は
の変化分）は
【００２４】
【数４】θMｊ→θMｉ−ΔθMｊ……（４）
【００２５】
【数５】
【００２６】以下同様にθM（ｉ−１）→θMｊの変化分
は次式で表すことができる。
は次式で表すことができる。
【００２７】
【数６】
【００２８】また、θM（ｉ−１）→θMｉの変化分は次
式で表すことができる。
式で表すことができる。
【００２９】
【数７】
【００３０】従って、ＡＳＲ周期毎に検出エッジが無い
場合の平均化処理の一般式を図５を参照して求めて見
る。図５のように速度検出のエッジが得られたとする
と、前記式よりｊ→ｋ部分でのモデルの位相データは次
式から求められる。
場合の平均化処理の一般式を図５を参照して求めて見
る。図５のように速度検出のエッジが得られたとする
と、前記式よりｊ→ｋ部分でのモデルの位相データは次
式から求められる。
【００３１】
【数８】
【００３２】ｋ→（ｋ＋１）部分でのモデルの位相デー
タは次式から求められる。
タは次式から求められる。
【００３３】
【数９】
【００３４】以下（ｋ＋１）→（ｋ＋２）から（ｉ−
２）→（ｉ−１）までも上記と同様の演算で求めること
ができる。そして（ｉ−１）→ｉ部分でのモデルの位相
データは次式から求められる。
２）→（ｉ−１）までも上記と同様の演算で求めること
ができる。そして（ｉ−１）→ｉ部分でのモデルの位相
データは次式から求められる。
【００３５】
【数１０】
【００３６】従って平均化処理の式（１）に上記式
（８）〜（１０）を代入すると、次式が得られる。
（８）〜（１０）を代入すると、次式が得られる。
【００３７】
【数１１】
【００３８】つまり、式１１によりモデル出力の平均化
処理が可能となる。
処理が可能となる。
【００３９】次に速度検出の遅れについて述べる。電動
機モデルと制御対象である電動機の機械時定数が等しい
とすると、電動機モデルの出力と電動機の速度は等しく
なる。そこで、速度検出のエッジデータが検出される時
刻と同じ時刻に、電動機モデルの速度と検出速度の比較
が可能であれば問題は生じない。しかし、実際には検出
速度はエッジデータの検出から速度の演算を行うまでに
１サンプリングの遅れを生じてしまう。この遅れ分を考
慮しないで検出速度と電動機モデルの出力の比較を行っ
ても、電動機モデルはこの時点では速度の予測値を演算
しているため、検出速度の方が１サンプリング分遅いデ
ータとなってしまい比較しても無意味となってしまう。
このため、前述した実施例のように、電動機モデルの出
力を遅延部で１サンプリング分だけ遅らせて、その遅ら
せたデータを平均化処理すれば検出速度との比較が有効
となる。
機モデルと制御対象である電動機の機械時定数が等しい
とすると、電動機モデルの出力と電動機の速度は等しく
なる。そこで、速度検出のエッジデータが検出される時
刻と同じ時刻に、電動機モデルの速度と検出速度の比較
が可能であれば問題は生じない。しかし、実際には検出
速度はエッジデータの検出から速度の演算を行うまでに
１サンプリングの遅れを生じてしまう。この遅れ分を考
慮しないで検出速度と電動機モデルの出力の比較を行っ
ても、電動機モデルはこの時点では速度の予測値を演算
しているため、検出速度の方が１サンプリング分遅いデ
ータとなってしまい比較しても無意味となってしまう。
このため、前述した実施例のように、電動機モデルの出
力を遅延部で１サンプリング分だけ遅らせて、その遅ら
せたデータを平均化処理すれば検出速度との比較が有効
となる。
【００４０】次に上述のことを図６を用いて述べる。図
６において、実線は電動機の速度、○印は電動機モデル
の出力、破線は検出速度である。そして、（Ａ）：ＡＳ
Ｒルーチンの処理における（ｊ−１）→ｊ間の検出速度
演算では、同区間の演算速度を得るのはｉ点以降となっ
てここで速度検出の遅れが生じる。従って、（ｊ−１）
→ｊの速度を実際には（ｊ−１）′→ｊ′で得ることに
なる。つまり、検出速度は破線Ａ′→Ｂ′となる。
６において、実線は電動機の速度、○印は電動機モデル
の出力、破線は検出速度である。そして、（Ａ）：ＡＳ
Ｒルーチンの処理における（ｊ−１）→ｊ間の検出速度
演算では、同区間の演算速度を得るのはｉ点以降となっ
てここで速度検出の遅れが生じる。従って、（ｊ−１）
→ｊの速度を実際には（ｊ−１）′→ｊ′で得ることに
なる。つまり、検出速度は破線Ａ′→Ｂ′となる。
【００４１】（Ｂ）：ＡＳＲルーチンの処理において、
ｉ点におけるモデルの出力とＴｉとトルク指令により
ｊ′点でのモデルの速度演算では、モデルの出力はトル
ク指令より電動機の速度の予測値を演算しているので、
（ｊ−１）′→ｊ′のモデルの出力は実線Ａ→Ｂとな
る。
ｉ点におけるモデルの出力とＴｉとトルク指令により
ｊ′点でのモデルの速度演算では、モデルの出力はトル
ク指令より電動機の速度の予測値を演算しているので、
（ｊ−１）′→ｊ′のモデルの出力は実線Ａ→Ｂとな
る。
【００４２】（Ｃ）：ＡＳＲルーチンの処理においてｉ
点におけるモデルの出力とトルク指令による（ｊ＋１）
点におけるモデルの予測度演算を行う。
点におけるモデルの出力とトルク指令による（ｊ＋１）
点におけるモデルの予測度演算を行う。
【００４３】（Ｄ）：アンプ１２によるトルク指令演算
は（ｉ−２）〜（ｊ−１）の区間で行って、（ｉ−１）
〜（ｉ）区間でトルク指令をセットする。
は（ｉ−２）〜（ｊ−１）の区間で行って、（ｉ−１）
〜（ｉ）区間でトルク指令をセットする。
【００４４】以上のことから電動機の検出速度とモデル
の出力の比較でモデルの出力を検出速度の時刻のデータ
に対応させるため、１サンプリング分、古いデータ（図
６においてＡ″→Ｂ″の速度データ）に基づいて演算す
ればモデルの出力の平均化処理データと、検出速度の遅
れを適合させることがでるようになる。
の出力の比較でモデルの出力を検出速度の時刻のデータ
に対応させるため、１サンプリング分、古いデータ（図
６においてＡ″→Ｂ″の速度データ）に基づいて演算す
ればモデルの出力の平均化処理データと、検出速度の遅
れを適合させることがでるようになる。
【００４５】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
４Ｆ信号に基づいた速度検出に対し、それぞれの信号に
対応した負荷トルクオブザーバのモデルの出力の平均化
処理を実行することにより、早くかつ正確に電動機の速
度補償のおよび外乱補償ができる。また、負荷トルクオ
ブザーバのモデルの出力と、実際の検出速度の時間関係
を明確にし、各々の検出時刻に対応したモデルの出力を
使用することにより、より安定した速度制御を行うこと
ができる。
４Ｆ信号に基づいた速度検出に対し、それぞれの信号に
対応した負荷トルクオブザーバのモデルの出力の平均化
処理を実行することにより、早くかつ正確に電動機の速
度補償のおよび外乱補償ができる。また、負荷トルクオ
ブザーバのモデルの出力と、実際の検出速度の時間関係
を明確にし、各々の検出時刻に対応したモデルの出力を
使用することにより、より安定した速度制御を行うこと
ができる。
【００４６】 １８…電動機モデル １９…遅延部 ２０ａ〜２０ｄ…平均化処理部 ２２…オブザーバゲイン部 ２４…エッジデータ検出部
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図。
【図２】Ａは図１の平均化処理部の詳細図、Ｂは説明
図。
図。
【図３】実施例におけるパルスエンコーダを用いた速度
検出手段の波形図。
検出手段の波形図。
【図４】エッジ検出時のモデルの回転位相角を説明する
ための図。
ための図。
【図５】検出エッジが無い場合における平均化処理の一
般式を求めるときの説明図。
般式を求めるときの説明図。
【図６】速度検出の遅れについての説明の図。
【図７】従来例のパルスエンコーダを用いた速度検出手
段の波形図。
段の波形図。
１１，１４，１７，２１ａ〜２１ｄ，２３…第１〜第８
偏差部 １２…アンプ １３…加算部 １５…電動機 １６…最新エッジセレクタ
偏差部 １２…アンプ １３…加算部 １５…電動機 １６…最新エッジセレクタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１２月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】電動機の速度制御においては、速度検出
の精度を上げるため、電動機の回転子軸に取り付けられ
たインクリメントエンコーダからの図７に示す１Ｆ信号
（エンコーダ信号の周期毎の信号）の検出エッジを利用
して検出速度の演算を行っている。従って、速度検出周
期毎（ＡＳＲ周期毎）に検出エッジが入ってこないよう
な、極低速状態では速度検出エッジが充分得られない。
ここで、図７に示す４Ｆ信号（４逓倍信号）により速度
検出を行う方法も考えられるが、この方法ではエンコー
ダの出力信号の相間の位相誤差が大きく、検出速度に大
きな誤差を含んでしまうおそれがある。
の精度を上げるため、電動機の回転子軸に取り付けられ
たインクリメントエンコーダからの図７に示す１Ｆ信号
（エンコーダ信号の周期毎の信号）の検出エッジを利用
して検出速度の演算を行っている。従って、速度検出周
期毎（ＡＳＲ周期毎）に検出エッジが入ってこないよう
な、極低速状態では速度検出エッジが充分得られない。
ここで、図７に示す４Ｆ信号（４逓倍信号）により速度
検出を行う方法も考えられるが、この方法ではエンコー
ダの出力信号の相間の位相誤差が大きく、検出速度に大
きな誤差を含んでしまうおそれがある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】
【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、１１は第１偏差部で、この第１偏
差部１１は速度指令値のωｒ＊がプラス端に与えられ、
マイナス端には後述の実速度ωｒが与えられる。第１偏
差部１１の出力はアンプ１２で増幅されて加算部１３の
一端に与えられる。加算部１３の他端には負荷トルクの
推定値ＡτＬが与えられる。加算部１３で加算された出
力はトルク指令値τＭ＊として第２偏差部１４のプラス
端に与えられ、そのマイナス端には負荷トルクτＬが与
えられる。第２偏差部１４の出力値は電動機１５の運転
に使用される。ここで第２偏差部１４はモータにかかる
負荷外乱をブロック図でモデル化したものである。電動
機１５の回転子軸には図示しないがインクリメントパル
スエンコーダが取り付けられている。このエンコーダは
出力に２相のパルス出力（Ａ相、Ｂ相）を送出する。こ
の２相のパルス出力の各立上り、立下りのエッジデータ
をエッジ検出部２４で検出し、立上り時のＡ，Ｂと立下
り時のＡ，Ｂの各相エッジによる速度を演算して４相１
Ｆ信号を得、この信号から最新のエッジを最新エッジセ
レクタ１６で検出する。同図ではＢ相が検出されてい
る。
する。図１において、１１は第１偏差部で、この第１偏
差部１１は速度指令値のωｒ＊がプラス端に与えられ、
マイナス端には後述の実速度ωｒが与えられる。第１偏
差部１１の出力はアンプ１２で増幅されて加算部１３の
一端に与えられる。加算部１３の他端には負荷トルクの
推定値ＡτＬが与えられる。加算部１３で加算された出
力はトルク指令値τＭ＊として第２偏差部１４のプラス
端に与えられ、そのマイナス端には負荷トルクτＬが与
えられる。第２偏差部１４の出力値は電動機１５の運転
に使用される。ここで第２偏差部１４はモータにかかる
負荷外乱をブロック図でモデル化したものである。電動
機１５の回転子軸には図示しないがインクリメントパル
スエンコーダが取り付けられている。このエンコーダは
出力に２相のパルス出力（Ａ相、Ｂ相）を送出する。こ
の２相のパルス出力の各立上り、立下りのエッジデータ
をエッジ検出部２４で検出し、立上り時のＡ，Ｂと立下
り時のＡ，Ｂの各相エッジによる速度を演算して４相１
Ｆ信号を得、この信号から最新のエッジを最新エッジセ
レクタ１６で検出する。同図ではＢ相が検出されてい
る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】図２Ａは平均化処理部２０ａの詳細な構成
説明図で、３１はサンプリング時間の逆数倍の係数部、
３２は乗算部、３３は加算部、３４は遅延部、３５は１
／２倍の係数部、３６は検出エッジ有無を切換えるスイ
ッチ、３７は偏差部、３８は除算部である。図２ＢはＴ
ＡＳＲとΔＴとの関係を示すものである。
説明図で、３１はサンプリング時間の逆数倍の係数部、
３２は乗算部、３３は加算部、３４は遅延部、３５は１
／２倍の係数部、３６は検出エッジ有無を切換えるスイ
ッチ、３７は偏差部、３８は除算部である。図２ＢはＴ
ＡＳＲとΔＴとの関係を示すものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】次に上記実施例の動作を述べる。第１偏差
部１１は速度指令値ωｒ＊と実速度ωｒとの偏差分をア
ンプ１２で増幅して加算部１３に送出する。加算部１３
は負荷トルク推定値ΛτＬにアンプ１２の出力値を加算
して出力にトルク指令値τＭ＊を送出する。このトルク
指令値τＭ＊は第２偏差部１４で負荷トルクτＬと比較
され、その偏差分で電動機１５が運転される。ここで第
２偏差部１４はモータにかかる負荷外乱をブロック図で
モデル化したものである。電動機１５の運転によりパル
スエンコーダが図３イ，ロに示すＡ相、Ｂ相のパルスを
送出する。このパルスの立上り、立下りの各エッジデー
タを図３ハ〜ヘのように検出する。各エッジデータは最
新エッジセレクタ１６により最新エッジデータが選択さ
れて出力される。この出力値により検出速度の演算を行
うわけであるが、エッジの検出から速度の演算を行うま
でに１サンプリングの遅れを生じる。このため、検出速
度とモデル１８の速度とを適合させるために、遅延部１
９で１サンプリング遅らせてから平均化処理部２０ａ〜
２０ｄを行って、速度の比較を第４〜第７偏差部２１ａ
〜２１ｄで行っている。
部１１は速度指令値ωｒ＊と実速度ωｒとの偏差分をア
ンプ１２で増幅して加算部１３に送出する。加算部１３
は負荷トルク推定値ΛτＬにアンプ１２の出力値を加算
して出力にトルク指令値τＭ＊を送出する。このトルク
指令値τＭ＊は第２偏差部１４で負荷トルクτＬと比較
され、その偏差分で電動機１５が運転される。ここで第
２偏差部１４はモータにかかる負荷外乱をブロック図で
モデル化したものである。電動機１５の運転によりパル
スエンコーダが図３イ，ロに示すＡ相、Ｂ相のパルスを
送出する。このパルスの立上り、立下りの各エッジデー
タを図３ハ〜ヘのように検出する。各エッジデータは最
新エッジセレクタ１６により最新エッジデータが選択さ
れて出力される。この出力値により検出速度の演算を行
うわけであるが、エッジの検出から速度の演算を行うま
でに１サンプリングの遅れを生じる。このため、検出速
度とモデル１８の速度とを適合させるために、遅延部１
９で１サンプリング遅らせてから平均化処理部２０ａ〜
２０ｄを行って、速度の比較を第４〜第７偏差部２１ａ
〜２１ｄで行っている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】次にモデル出力の平均化処理について述べ
る。まず、速度検出ＡＳＲルーチンの周期と速度検出の
エッジデータが入ってくる周期は非同期である。これを
数式を用いて説明するに当たり、記号の定義を行う。
る。まず、速度検出ＡＳＲルーチンの周期と速度検出の
エッジデータが入ってくる周期は非同期である。これを
数式を用いて説明するに当たり、記号の定義を行う。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【数１】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】
【数２】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】但し、ＴＭ＊は電動機モデルの機械時定
数、Ｔｒｑはトルク指令（ｉ−１）→ｉ期間である。
数、Ｔｒｑはトルク指令（ｉ−１）→ｉ期間である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】また、時刻ｉ点でのモデル出力は（３）式
となる。
となる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】
【数３】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】次に時刻ｊのモデルの位相（θｊ→θＭｉ
の変化分）をΔθＭｊとすると
の変化分）をΔθＭｊとすると
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】
【数４】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】
【数５】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】
【数６】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】
【数７】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】従って、ＡＳＲ周期毎に検出エッジが無い
場合の平均化処理の一般式を図５を参照して求めて見
る。図５のように速度検出のエッジが得られたとする
と、前記式より（ｊ−１）→ｋ部分でのモデルの位相デ
ータは次式から求められる。
場合の平均化処理の一般式を図５を参照して求めて見
る。図５のように速度検出のエッジが得られたとする
と、前記式より（ｊ−１）→ｋ部分でのモデルの位相デ
ータは次式から求められる。
【手続補正１７】
【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】
【数８】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】
【数１０】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】従って式（１）に基づき式（８）〜（１
０）によりモータモデル出力の平均化処理の式が次式の
ように得られる。
０）によりモータモデル出力の平均化処理の式が次式の
ように得られる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】
【数１１】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３９】次に速度検出の遅れについて述べる。速度
検出のエッジデータが検出される時刻と同じ時刻に、電
動機モデル出力と検出速度の比較が可能であれば問題は
生じない。しかし、実際には検出速度はエッジデータの
検出の後速度の演算を行うために１サンプリングの遅れ
を生じてしまう。この遅れ分を考慮しないで検出速度と
電動機モデルの出力の比較を行っても、電動機モデルは
この時点では出力の予測値を演算しているため、検出速
度の方が１サンプリング分遅いデータとなってしまい比
較しても無意味となってしまう。このため、前述した実
施例のように、電動機モデルの出力を遅延部で１サンプ
リング分だけ遅らせて、その遅らせたデータを平均化処
理すれば検出速度との比較が有効となる。
検出のエッジデータが検出される時刻と同じ時刻に、電
動機モデル出力と検出速度の比較が可能であれば問題は
生じない。しかし、実際には検出速度はエッジデータの
検出の後速度の演算を行うために１サンプリングの遅れ
を生じてしまう。この遅れ分を考慮しないで検出速度と
電動機モデルの出力の比較を行っても、電動機モデルは
この時点では出力の予測値を演算しているため、検出速
度の方が１サンプリング分遅いデータとなってしまい比
較しても無意味となってしまう。このため、前述した実
施例のように、電動機モデルの出力を遅延部で１サンプ
リング分だけ遅らせて、その遅らせたデータを平均化処
理すれば検出速度との比較が有効となる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
Claims (2)
- 【請求項１】 電動機の速度指令値と実速度との偏差出
力値を増幅するアンプと、このアンプの出力値と負荷ト
ルクの推定値との加算出力値をトルク指令値とし、この
トルク指令値と負荷トルクとの偏差出力値で運転される
電動機と、この電動機の回転子軸に取り付けられたイン
クリメントエンコーダと、このエンコーダから出力され
る２相信号の各立上り、立下りのエッジに基づいて４相
の速度検出を行う速度検出部と、前記トルク指令値と負
荷トルクの推定値との偏差出力値が供給される電動機モ
デルと、前記速度検出エッジが検出されたときに電動機
モデル出力の平均化処理を行う平均化処理部と、前記速
度検出部で検出された最新の検出エッジを記憶し、その
検出エッジに対応した速度検出値と電動機モデルの平均
化処理出力をセレクトする最新エッジセレクタ部と、こ
の最新エッジセレクタ部によりセレクトされた速度検出
エッジと電動機モデル出力の平均化処理値との偏差値を
導入して負荷トルクの推定値を出力するオブザーバゲイ
ンとを備えたことを特徴とする電動機の速度制御装置。 - 【請求項２】 電動機モデルの出力側に、電動機モデル
出力を一定サンプリング値遅らせる遅延部を設けたこと
を特徴とする請求項１記載の電動機の速度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27632193A JP3230352B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 電動機の速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27632193A JP3230352B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 電動機の速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07131993A true JPH07131993A (ja) | 1995-05-19 |
| JP3230352B2 JP3230352B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=17567827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27632193A Expired - Fee Related JP3230352B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 電動機の速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3230352B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-05 JP JP27632193A patent/JP3230352B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3230352B2 (ja) | 2001-11-19 |
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