JPH07170777A - 電動機の振動抑制制御装置 - Google Patents

電動機の振動抑制制御装置

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JPH07170777A
JPH07170777A JP5312363A JP31236393A JPH07170777A JP H07170777 A JPH07170777 A JP H07170777A JP 5312363 A JP5312363 A JP 5312363A JP 31236393 A JP31236393 A JP 31236393A JP H07170777 A JPH07170777 A JP H07170777A
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JP
Japan
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torque
amplifier
value
output
electric motor
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JP5312363A
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English (en)
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Hidetoshi Kaida
英俊 海田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/16Controlling the angular speed of one shaft

Abstract

(57)【要約】 【目的】オブザーバを使用せずに電動機振動の抑制を、
より簡単な回路構成で実現し、調整の手間を省略できる
ようにすることにある。 【構成】駆動トルク指令値τA * を微分し増幅する回路
と、速度検出値ωMを微分し増幅する回路と、これらの
演算結果と駆動トルク検出値τA とを加減算し、その結
果を伝達関数がG(s) なるフィルタ26へ入力させる構
成の補償トルク演算器20をオブザーバ7の代わりに使
用する。補償トルク演算器20が出力する補償トルクτ
S2 # は下記の数式で表される。 τS2 # =G(s) ・(τA −s・J# ・ωM +K3 ・s・
τA * ) この補償トルクτS2 # を第1増幅器8へ入力し、速度調
節器5が出力する駆動トルク指令値τA * と第1増幅器
8の出力とを第1加算器19で加算した結果を電流調節
器6へ与えることで、振動の抑制を図っている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電動機の速度検出値
を速度指令値に一致させる調節動作を行う速度調節手段
と、その出力に基づいて電動機トルクを制御する電流調
節手段とを備えて、当該電動機の振動を抑制制御する電
動機の振動抑制制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】負荷機械を電動機に結合してこの電動機
を可変速駆動する際に、機械系のねじり振動が原因で電
動機の駆動トルクに振動を生じる。そこで電動機の制御
装置にオブザーバを使用してこのトルク振動の抑制を図
ることが多くなっている。図5は電動機のトルク振動を
抑制する制御装置の従来例を示した回路図であって、特
願平5−3244号の図4に記載の回路図である。この
図4の従来例回路の動作の概略は次のとおりである。即
ち、電動機2に結合している速度検出器4が出力する速
度検出値ωM と、別途に設定している速度指令値ωM *
とを速度調節器5へ入力し、速度調節器5は両入力の偏
差を零にする調節動作の結果として駆動トルク指令値τ
A * を出力する。電流検出器10が検出する電動機電流
に対応した駆動トルク検出値τA と、前述の駆動トルク
指令値τA * を入力する電流調節器6は、両入力の偏差
を零にする制御信号を電力変換器3へ出力し、電力変換
器3はこの制御信号に対応して電動機2を駆動する。
尚、電動機2には負荷が結合されているが、この負荷の
図示は省略している。
【0003】機械系のねじり振動に起因するトルク振動
を抑制するために、図5の従来例回路ではオブザーバ7
と第1増幅器8及び増幅器9を付加している。即ち速度
調節器5が出力する駆動トルク指令値τA * をゲインが
3 の増幅器9へ入力し、この増幅器9の出力と駆動ト
ルク検出値τA との偏差、及び速度検出値ωM とをオブ
ザーバ7へ入力させる。その結果で得られる当該オブザ
ーバ7の出力に、前記増幅器9の出力を加算することに
より補償トルクτS2 # を得ている。K1 なるゲインを有
する第1増幅器8はこの補償トルクτS2 # を入力してお
り、この第1増幅器8の出力と前述の駆動トルク指令値
τA * とを第1加算器19において加算した結果を、速
度調節器5が出力する駆動トルク指令値τA * の代わり
に電流調節器6へ与える。
【0004】ここで第1増幅器8へ入力する補償トルク
τS2 # は下記の数1で表される。但しJ# は電動機慣性
のノミナル値、τA は駆動トルク検出値、τA * は駆動
トルク指令値、ωM は電動機の速度検出値、G(s) はオ
ブザーバの伝達関数、sはラプラス演算子である。
【0005】
【数1】 τS2 # =(τA −s・J# ・ωM )・G(s) +K3 ・(1−G(s) )・τA * この数1の右辺第1項は軸の振動成分を抑制する働きが
あり、右辺第2項は速度調節器5に対して位相を補正す
る働きがある。即ちオブザーバ7を使用することによ
り、前述したトルク振動が抑制できることが分かる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、オブ
ザーバ7を使用すればトルク振動を抑制できる。しかし
ながらオブザーバ7を制御装置に組み込むことは、この
オブザーバ7並びに制御装置の設計が煩雑になる欠点
と、調整にも手間がかかる欠点とを生じる。そこでこの
発明の目的は、オブザーバを使用せずに電動機振動の抑
制を、より簡単な回路構成で実現して、調整の手間を省
略できるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めにこの発明の電動機の振動抑制制御装置は、電動機の
速度検出値を速度指令値に一致させる調節動作によりト
ルク指令値を出力する速度調節手段と、前記電動機の電
流検出値から得られるトルク検出値を前記トルク指令値
に一致させる調節動作を行う電流調節手段とを備え、前
記電動機をこの電流調節手段の出力信号で制御する電動
機の制御装置において、前記速度検出値とトルク検出値
及びトルク指令値を入力して、トルク検出値とトルク指
令値の微分増幅値とを加算し且つ速度検出値の微分増幅
値を減算する演算を行い、この演算結果をフィルタを介
して出力する補償トルク演算手段と、この補償トルク演
算手段が出力する補償トルク信号を増幅する第1増幅手
段と、この第1増幅手段の出力を前記トルク指令値に加
算し、この加算結果を新たなトルク指令値として前記電
流調節手段へ与える第1加算手段とを備えるものとす
る。
【0008】
【作用】オブザーバを使用していた従来の回路では、補
償トルクτS2 # を表している数1の式の右辺第2項で、
オブザーバの使用により実現していた(1−G(s) )な
る伝達関数は、一般に直流成分を遮断する特性を有して
いる。そこで前述の伝達関数(1−G(s) )の代わりに
s・G(s) を前述の数1に代入すれば、下記の数2が得
られる。
【0009】
【数2】 τS2 # =(τA −s・J# ・ωM )・G(s) +K3 ・s・G(s) ・τA * =G(s) ・(τA −s・J# ・ωM +K3 ・s・τA * ) 本発明は、伝達関数がG(s) であるフィルタと、微分器
及び増幅器とを使って数2に示す式を演算する補償トル
ク演算器を構成することにより、オブザーバを使用せず
に従来と同等の特性を得ようとするものである。
【0010】
【実施例】図1は本発明の第1実施例を表した回路図で
あるが、この第1実施例回路に図示の電動機2,電力変
換器3,速度検出器4,速度調節器5,電流調節器6,
第1増幅器8,及び第1加算器19の名称・用途・機能
は、図5で既述の従来例回路の場合と同じであるから、
これらの説明は省略する。
【0011】この図1の第1実施例回路は、従来のオブ
ザーバ7の代わりに、速度検出器4が出力する速度検出
値ωM と、速度調節器5が出力する駆動トルク指令値τ
A *と、電流調節器6が出力する駆動トルク検出値τA
(電流調節器6は電流検出器10からの電流検出値を入
力して、駆動トルク検出値τA を演算するものとする)
とを入力する補償トルク演算器20を設けている。この
補償トルク演算器20は前述のオブザーバ7と同じ伝達
関数G(s) を有するフィルタと、微分器と、増幅器とで
構成して数2の演算を行い、軸振動の抑制と速度制御ル
ープの位相特性を改善するのに必要な補償トルクτS2 #
を出力する。この補償トルクτS2 # は第1増幅器8で最
適値に調整された後、第1加算器19において駆動トル
ク指令値τA * と加算されて電流調節器6へ入力する。
【0012】図2は本発明の第2実施例を表した回路図
であって、図1に図示している補償トルク演算器20の
構成を示した回路図である。この第2実施例回路は、速
度調節器5から入力した駆動トルク指令値τA * を第1
微分器21と第2増幅器22とを通過させることで、K
3 ・s・τA * を得ている。又速度検出器4から入力し
た速度検出値ωM を第2微分器23と第3増幅器24と
を通過させることで、s・J# ・ωM を得ている。第2
加算器25は電流調節器6から得られる駆動トルク検出
値τA と、第2増幅器22が出力するK3 ・s・τA *
とを加算し、更に第3増幅器24が出力するs・J#
ωM を減算する演算を行う。この演算結果はτA −s・
# ・ωM +K3 ・s・τA *である。この演算結果を
伝達関数がG(s) なるフィルタ26へ入力すれば、この
フィルタ26は数2で既述の補償トルクτS2 # を出力す
る。
【0013】図3は本発明の第3実施例を表した回路図
であって、図1に図示している補償トルク演算器20の
構成を示した回路図である。この第3実施例回路は、速
度調節器5から入力した駆動トルク指令値τA * を第4
増幅器31と第3微分器32とを通過させることで、K
3 ・s・τA * を得ている。又速度検出器4から入力し
た速度検出値ωM を第5増幅器33と第4微分器34と
を通過させることで、s・J# ・ωM を得ている。第2
加算器25は電流調節器6から得られる駆動トルク検出
値τA と、第3微分器32の出力とを加算し、更に第4
微分器34の出力を減算する演算を行う。第2加算器2
5の演算結果を伝達関数がG(s) なるフィルタ26へ入
力すれば、このフィルタ26は数2で既述の補償トルク
τS2 # を出力する。
【0014】図4は本発明の第4実施例を表した回路図
であって、図1に図示している補償トルク演算器20の
構成を示した回路図である。この第4実施例回路は、駆
動トルク指令値τA * を第4増幅器31へ入力すること
で、K3 ・τA * を得ている。又速度検出値ωM を第3
微分器32へ入力することでJ# ・ωM を得ている。第
4加算器43はこれら両者の差分を演算し、その演算結
果を第5微分器44へ入力するので、この第5微分器4
4の出力は、s・(K3 ・τA * −J# ・ωM )とな
る。第5加算器45は駆動トルク検出値τA と前述した
第5微分器44の出力とを加算し、この加算結果をフィ
ルタ26へ入力するが、フィルタ26の伝達関数はG
(s) であるから、結局当該フィルタ26の出力は数2で
既述の補償トルクτS2 # となる。
【0015】前述した本発明はアナログ量により制御す
る回路構成で説明したが、マイクロプロセッサなどの使
用による離散時間制御系においても同様の機能を有する
アルゴリズムを実現することは容易であるから、これも
本発明に含まれるものであることは勿論である。
【0016】
【発明の効果】負荷機械を駆動する電動機のトルク振動
を抑制するために従来はオブザーバを使用していたが、
このオブザーバは回路設計が煩雑で、且つ調整に手間が
かかる欠点がある。そこで本発明では、このオブザーバ
の代わりに、増幅器と微分器と加算器、及び適切な伝達
関数を備えたフィルタとで構成した補償トルク演算器を
使用する。この補償トルク演算器は回路構成がオブザー
バに比べて簡素化できるし、調整も容易であることから
取扱が簡便になる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を表した回路図
【図2】本発明の第2実施例を表した回路図
【図3】本発明の第3実施例を表した回路図
【図4】本発明の第4実施例を表した回路図
【図5】電動機のトルク振動を抑制する制御装置の従来
例を示した回路図
【符号の説明】
2 電動機 3 電力変換器 5 速度調節器 6 電流調節器 7 オブザーバ 8 第1増幅器 19 第1加算器 20 補償トルク演算器 21 第1微分器 22 第2増幅器 23 第2微分器 24 第3増幅器 25 第2加算器 26 フィルタ 31 第4増幅器 32 第3微分器 33 第5増幅器 34 第4微分器 43 第3加算器 44 第5微分器 45 第4加算器 G(s) フィルタ26の伝達関数 τA 駆動トルク検出値 τA * 駆動トルク指令値 τS2 # 補償トルク ωM 速度検出値 ωM * 速度指令値

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電動機の速度検出値を速度指令値に一致さ
    せる調節動作によりトルク指令値を出力する速度調節手
    段と、前記電動機の電流検出値から得られるトルク検出
    値を前記トルク指令値に一致させる調節動作を行う電流
    調節手段とを備え、前記電動機をこの電流調節手段の出
    力信号で制御する電動機の制御装置において、 前記速度検出値とトルク検出値及びトルク指令値を入力
    して、トルク検出値とトルク指令値の微分増幅値とを加
    算し且つ速度検出値の微分増幅値を減算する演算を行
    い、この演算結果をフィルタを介して出力する補償トル
    ク演算手段と、この補償トルク演算手段が出力する補償
    トルク信号を増幅する第1増幅手段と、この第1増幅手
    段の出力を前記トルク指令値に加算し、この加算結果を
    新たなトルク指令値として前記電流調節手段へ与える第
    1加算手段とを備えていることを特徴とする電動機の振
    動抑制制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の電動機の振動抑制制御装
    置において、前記補償トルク演算手段は、前記トルク指
    令値を微分演算する第1微分器と、この微分演算結果を
    増幅する第2増幅器と、前記速度検出値を微分演算する
    第2微分器と、この微分演算結果を増幅する第3増幅器
    と、前記トルク検出値と第2増幅器の出力とを加算し且
    つ第3増幅器の出力を減算する第2加算器と、この第2
    加算器の演算結果を入力して前記補償トルク信号を出力
    するフィルタとで構成していることを特徴とする電動機
    の振動抑制制御装置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の電動機の振動抑制制御装
    置において、前記補償トルク演算手段は、前記トルク指
    令値を増幅する第4増幅器と、この第4増幅器の出力を
    微分演算する第3微分器と、前記速度検出値を増幅する
    第5増幅器と、この第5増幅器の出力を微分演算する第
    4微分器と、前記トルク検出値と第3微分器の微分演算
    結果とを加算し且つ第4増幅器の微分演算結果を減算す
    る第3加算器と、この第3加算器の演算結果を入力して
    前記補償トルク信号を出力するフィルタとで構成してい
    ることを特徴とする電動機の振動抑制制御装置。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の電動機の振動抑制制御装
    置において、前記補償トルク演算手段は、前記トルク指
    令値を増幅する第6増幅器と、前記速度検出値を増幅す
    る第7増幅器と、これら第6増幅器の出力と第7増幅器
    の出力との差分を演算する第4加算器と、この第4加算
    器の演算結果を微分演算する第5微分器と、この第5微
    分器の出力と前記トルク検出値とを加算する第5加算器
    と、この第5加算器の演算結果を入力して前記補償トル
    ク信号を出力するフィルタとで構成していることを特徴
    とする電動機の振動抑制制御装置。
JP5312363A 1993-12-14 1993-12-14 電動機の振動抑制制御装置 Pending JPH07170777A (ja)

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