JPH0759374A - 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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- JPH0759374A JPH0759374A JP5196063A JP19606393A JPH0759374A JP H0759374 A JPH0759374 A JP H0759374A JP 5196063 A JP5196063 A JP 5196063A JP 19606393 A JP19606393 A JP 19606393A JP H0759374 A JPH0759374 A JP H0759374A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械モデルを制御対象とするモデル速度制御
系を併設して基準トルクを補正する方式の速度制御装置
において、常に適正な補正効果が得られ高速度な制御応
答特性を確実に実現することを目的とする。 【構成】 速度基準信号ωM *と実速度帰還信号ωMとの
偏差を基にモデル速度制御比例演算器２６、モデルトル
ク演算器２７およびモデル速度演算器２８によりモデル
速度ωAを求め、更にこのモデル速度ωAと実速度帰還信
号ωMとの偏差を基に電流基準補正演算器３５が電流基
準補正信号Ｉｑ2 *を作成する。速度制御比例積分演算器
１３からの電流基準信号Ｉｑ1 *に電流基準補正信号Ｉｑ
2 *を加算しトルク分電流基準Ｉｑ*として出力する。
系を併設して基準トルクを補正する方式の速度制御装置
において、常に適正な補正効果が得られ高速度な制御応
答特性を確実に実現することを目的とする。 【構成】 速度基準信号ωM *と実速度帰還信号ωMとの
偏差を基にモデル速度制御比例演算器２６、モデルトル
ク演算器２７およびモデル速度演算器２８によりモデル
速度ωAを求め、更にこのモデル速度ωAと実速度帰還信
号ωMとの偏差を基に電流基準補正演算器３５が電流基
準補正信号Ｉｑ2 *を作成する。速度制御比例積分演算器
１３からの電流基準信号Ｉｑ1 *に電流基準補正信号Ｉｑ
2 *を加算しトルク分電流基準Ｉｑ*として出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば鉄鋼プラント
における圧延ローラのような負荷機械を駆動する誘導電
動機の速度制御装置に関するものである。
における圧延ローラのような負荷機械を駆動する誘導電
動機の速度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は例えば三菱電機技報Ｖｏｌ．６４
ＮＯ．１２，１９９０ Ｐ１９〜２６に開示された従来
の圧延ロール駆動用電動機速度制御系の概略構成を示す
図である。図において、５０は電動機の速度制御装置
で、加算器５１、速度制御系５２および電流制御系５３
から構成されている。また、６０は制御対象機械系で、
速度制御装置５０からの電力で駆動される電動機６１、
負荷となる圧延ロール６２およびこれら両者間のトルク
伝達機構である結合ギア６３から構成されている。７０
は電動機６１の回転速度を検出する速度検出器である。
ＮＯ．１２，１９９０ Ｐ１９〜２６に開示された従来
の圧延ロール駆動用電動機速度制御系の概略構成を示す
図である。図において、５０は電動機の速度制御装置
で、加算器５１、速度制御系５２および電流制御系５３
から構成されている。また、６０は制御対象機械系で、
速度制御装置５０からの電力で駆動される電動機６１、
負荷となる圧延ロール６２およびこれら両者間のトルク
伝達機構である結合ギア６３から構成されている。７０
は電動機６１の回転速度を検出する速度検出器である。
【０００３】電動機の速度制御装置５０の動作として
は、先ず、加算器５１は速度基準信号ωM *と速度検出器
７０からの実速度帰還信号ωMとの偏差を演算し、速度
制御系５２はその速度偏差を比例積分（ＰＩ）増幅して
トルク基準を出力し、電流制御系５３は実電流帰還制御
を行って電動機６１に所望の電力を供給する。
は、先ず、加算器５１は速度基準信号ωM *と速度検出器
７０からの実速度帰還信号ωMとの偏差を演算し、速度
制御系５２はその速度偏差を比例積分（ＰＩ）増幅して
トルク基準を出力し、電流制御系５３は実電流帰還制御
を行って電動機６１に所望の電力を供給する。
【０００４】ところで、制御対象機械系６０をブロック
線図で示すと図９のようになっている。図において、ω
Mは電動機実速度、ωLはロール速度、τMは電動機の発
生トルク、τFは軸トルク、τLは負荷トルク、ＪMは電
動機のイナーシャ、ＪLはロールのイナーシャ、ＫFはト
ルク伝達機構のばね定数、ＣFはトルク伝達機構の粘性
摩擦係数である。
線図で示すと図９のようになっている。図において、ω
Mは電動機実速度、ωLはロール速度、τMは電動機の発
生トルク、τFは軸トルク、τLは負荷トルク、ＪMは電
動機のイナーシャ、ＪLはロールのイナーシャ、ＫFはト
ルク伝達機構のばね定数、ＣFはトルク伝達機構の粘性
摩擦係数である。
【０００５】図９のブロック線図から制御対象機械系６
０の共振周波数ωSは次式で表わされる。 ωS＝｛ＫF・（１／ＪM＋１／ＪL）｝1/2 従来の速度制御系では、速度制御の応答性を上げようと
して制御ゲインの値を大きくすると、制御系の応答周波
数が上記共振周波数ωSに近づき大きな軸振動を生じる
場合があり、結果として速度制御の応答を共振周波数よ
り低くせざるを得なかった。
０の共振周波数ωSは次式で表わされる。 ωS＝｛ＫF・（１／ＪM＋１／ＪL）｝1/2 従来の速度制御系では、速度制御の応答性を上げようと
して制御ゲインの値を大きくすると、制御系の応答周波
数が上記共振周波数ωSに近づき大きな軸振動を生じる
場合があり、結果として速度制御の応答を共振周波数よ
り低くせざるを得なかった。
【０００６】図１０のブロック線図に示すものは、上記
した不具合の解決策の一つとして、また特にプロレスラ
インのように、圧延ロールの電動機に対するイナーシャ
比が大きく、更に結合ギアのバックラッシュが大きい場
合の速度制御系の応答性向上を追求したもので、同じく
前掲文献に紹介されている。
した不具合の解決策の一つとして、また特にプロレスラ
インのように、圧延ロールの電動機に対するイナーシャ
比が大きく、更に結合ギアのバックラッシュが大きい場
合の速度制御系の応答性向上を追求したもので、同じく
前掲文献に紹介されている。
【０００７】これは、従来からの（第１の）ＰＩ速度制
御系５２に加え、制御対象機械系を１つの積分要素で近
似した機械系モデル６１、この機械系モデル６１を制御
対象とする新たな第２のＰＩ速度制御系５４および機械
系モデル６１から出力されるモデル速度ωAと電動機速
度ωMとの偏差を入力してモデルの入力を補正するため
の補正トルクτTを演算する補正トルク演算部６２を備
えている。そして、電動機の基準トルクτM *は、ＰＩ速
度制御系５２から出力される第１の基準トルクτ1 *とＰ
Ｉ速度制御系５４から出力される第２の基準トルクτ2 *
との和として与えられる。
御系５２に加え、制御対象機械系を１つの積分要素で近
似した機械系モデル６１、この機械系モデル６１を制御
対象とする新たな第２のＰＩ速度制御系５４および機械
系モデル６１から出力されるモデル速度ωAと電動機速
度ωMとの偏差を入力してモデルの入力を補正するため
の補正トルクτTを演算する補正トルク演算部６２を備
えている。そして、電動機の基準トルクτM *は、ＰＩ速
度制御系５２から出力される第１の基準トルクτ1 *とＰ
Ｉ速度制御系５４から出力される第２の基準トルクτ2 *
との和として与えられる。
【０００８】この制御方式は第２の速度制御系５４の働
きによって基準速度ωM *の変化に対する速度制御の応答
性が改善され安定性の高い制御特性が得られる。この機
械系モデルを設定して制御特性の改善を図る方法は前掲
文献の他、例えば特開平２−２９０１７８号公報等にも
紹介されている。
きによって基準速度ωM *の変化に対する速度制御の応答
性が改善され安定性の高い制御特性が得られる。この機
械系モデルを設定して制御特性の改善を図る方法は前掲
文献の他、例えば特開平２−２９０１７８号公報等にも
紹介されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の電動機の速度制
御装置は以上のように機械系モデルを制御対象とする速
度制御系を併設して基準トルクを補正し制御応答を改善
する方策が種々採用されているが、いずれもその補正が
過度となったり不安定な作用となって却って制御の安定
性を阻害する場合が生じ得るという問題点があった。
御装置は以上のように機械系モデルを制御対象とする速
度制御系を併設して基準トルクを補正し制御応答を改善
する方策が種々採用されているが、いずれもその補正が
過度となったり不安定な作用となって却って制御の安定
性を阻害する場合が生じ得るという問題点があった。
【００１０】以上の点を、図１０を参照して説明する
と、第２の速度制御系５４が、ＰＩ動作型であること、
また速度基準ωM *と機械系モデルの演算速度ωAとの偏
差を入力して動作することから、速度基準ωM *と実速度
ωMとの偏差が存在しないときも補正のための基準トル
クτ2 *が出力され得ることになり、時としてこのトルク
基準τ2 *と第１の速度制御５２からのトルク基準τ1 *と
がハンチング状態となって制御系の安定を乱すことが考
えられるからである。
と、第２の速度制御系５４が、ＰＩ動作型であること、
また速度基準ωM *と機械系モデルの演算速度ωAとの偏
差を入力して動作することから、速度基準ωM *と実速度
ωMとの偏差が存在しないときも補正のための基準トル
クτ2 *が出力され得ることになり、時としてこのトルク
基準τ2 *と第１の速度制御５２からのトルク基準τ1 *と
がハンチング状態となって制御系の安定を乱すことが考
えられるからである。
【００１１】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、機械系モデルを制御対象とする
モデル速度制御系を併設して基準トルクを補正する方式
の速度制御装置において、常に適正な補正効果が得られ
高速度な制御応答特性を確実に実現することを目的とす
るものである。
ためになされたもので、機械系モデルを制御対象とする
モデル速度制御系を併設して基準トルクを補正する方式
の速度制御装置において、常に適正な補正効果が得られ
高速度な制御応答特性を確実に実現することを目的とす
るものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る電動機の速度制御装置は、電動機、その負荷機械およ
び両者間を結合するトルク伝達機構を１つの積分要素で
近似した機械系モデルを想定し速度基準信号と実速度帰
還信号との偏差を比例増幅して上記機械系モデルのモデ
ル電動機に発生させるトルクに対応するモデル電流基準
信号を出力するモデル速度制御比例演算器、上記モデル
電流基準信号をモデル電動機の発生トルクに変換するモ
デルトルク演算器、上記モデル電動機発生トルクにより
上記モデル電動機の回転速度を演算するモデル速度演算
器、上記モデル速度と実速度帰還信号との偏差に基づき
補正トルクに対応する電流基準補正信号を出力する電流
基準補正演算器、および速度制御比例積分演算器からの
電流基準信号と上記電流基準補正信号とを加算し補正後
の電流基準信号として電流制御演算器へ出力する加算器
を備えたものである。
る電動機の速度制御装置は、電動機、その負荷機械およ
び両者間を結合するトルク伝達機構を１つの積分要素で
近似した機械系モデルを想定し速度基準信号と実速度帰
還信号との偏差を比例増幅して上記機械系モデルのモデ
ル電動機に発生させるトルクに対応するモデル電流基準
信号を出力するモデル速度制御比例演算器、上記モデル
電流基準信号をモデル電動機の発生トルクに変換するモ
デルトルク演算器、上記モデル電動機発生トルクにより
上記モデル電動機の回転速度を演算するモデル速度演算
器、上記モデル速度と実速度帰還信号との偏差に基づき
補正トルクに対応する電流基準補正信号を出力する電流
基準補正演算器、および速度制御比例積分演算器からの
電流基準信号と上記電流基準補正信号とを加算し補正後
の電流基準信号として電流制御演算器へ出力する加算器
を備えたものである。
【００１３】また、この発明の請求項２に係る電動機の
速度制御装置は、上記モデル速度演算器の出力側に、モ
デル速度の出力絶対値を所定の設定値内に制限するリミ
ッタを挿入したものである。
速度制御装置は、上記モデル速度演算器の出力側に、モ
デル速度の出力絶対値を所定の設定値内に制限するリミ
ッタを挿入したものである。
【００１４】更に、この発明の請求項３に係る電動機の
速度制御装置は、上記電流基準補正演算器を、モデル速
度と実速度帰還信号との偏差を比例増幅する比例演算
器、上記偏差を微分増幅する微分演算器、および上記比
例演算器と微分演算器とからの出力を加算する加算器か
ら構成したものである。
速度制御装置は、上記電流基準補正演算器を、モデル速
度と実速度帰還信号との偏差を比例増幅する比例演算
器、上記偏差を微分増幅する微分演算器、および上記比
例演算器と微分演算器とからの出力を加算する加算器か
ら構成したものである。
【００１５】
【作用】請求項１に係る電動機の速度制御装置において
は、速度制御比例積分演算器およびモデル速度制御比例
演算器は共に電動機の速度基準信号と実速度帰還信号と
の偏差を入力して動作し、それぞれ電流基準信号および
モデル電流基準信号を出力する。そしてモデル電流基準
信号は更にモデルトルク演算器、モデル速度演算器を経
てモデル速度に変換され、このモデル速度と実速度帰還
信号との偏差に基づき電流基準補正演算器が電流基準補
正信号を作成する。そして、この電流基準補正信号を加
算することにより、電流基準信号を補正し、補正後の電
流基準信号に基づき電流制御演算器が電動機の駆動電流
を制御する。
は、速度制御比例積分演算器およびモデル速度制御比例
演算器は共に電動機の速度基準信号と実速度帰還信号と
の偏差を入力して動作し、それぞれ電流基準信号および
モデル電流基準信号を出力する。そしてモデル電流基準
信号は更にモデルトルク演算器、モデル速度演算器を経
てモデル速度に変換され、このモデル速度と実速度帰還
信号との偏差に基づき電流基準補正演算器が電流基準補
正信号を作成する。そして、この電流基準補正信号を加
算することにより、電流基準信号を補正し、補正後の電
流基準信号に基づき電流制御演算器が電動機の駆動電流
を制御する。
【００１６】また請求項２に係る電動機の速度制御装置
においては、リミッタがモデル速度の過度な増大を抑制
し、電流基準補正信号が有害な外乱要因となることを防
止する。
においては、リミッタがモデル速度の過度な増大を抑制
し、電流基準補正信号が有害な外乱要因となることを防
止する。
【００１７】更に、請求項３に係る電動機の速度制御装
置においては、特にその微分演算器の働きで電流基準補
正信号の応答性が高まる。
置においては、特にその微分演算器の働きで電流基準補
正信号の応答性が高まる。
【００１８】
【実施例】実施例１．図１はこの発明の実施例１による
電動機の速度制御装置を示す回路図で、ここでは、いわ
ゆるベクトル制御によるＰＷＭインバータ方式を採用し
たものとしている。図において、１は直流電源、２は平
滑用コンデンサ、３は電力用トランジスタで、これら電
力用トランジスタ３をブリッジで接続してインバータ主
回路４を構成する。５は制御対象機械系構成機器で、イ
ンバータ主回路４からの交流電力で駆動される誘導電動
機６、負荷となる圧延ロール７およびこれら両者間のト
ルク伝達機構である結合ギア８から構成されている。９
は電動機６への３相交流電流を検出する電流検出器、１
０は電動機６の回転速度を検出する速度検出器である。
電動機の速度制御装置を示す回路図で、ここでは、いわ
ゆるベクトル制御によるＰＷＭインバータ方式を採用し
たものとしている。図において、１は直流電源、２は平
滑用コンデンサ、３は電力用トランジスタで、これら電
力用トランジスタ３をブリッジで接続してインバータ主
回路４を構成する。５は制御対象機械系構成機器で、イ
ンバータ主回路４からの交流電力で駆動される誘導電動
機６、負荷となる圧延ロール７およびこれら両者間のト
ルク伝達機構である結合ギア８から構成されている。９
は電動機６への３相交流電流を検出する電流検出器、１
０は電動機６の回転速度を検出する速度検出器である。
【００１９】１１は電動機６の速度基準信号ωM *を発生
する速度基準信号発生器、１２は速度基準信号ωM *と速
度検出器１０からの実速度帰還信号ωMとの偏差を演算
する加算器、１３は加算器１２からの偏差信号を比例積
分増幅してトルクに対応する電流基準信号Ｉｑ1 *を出力
する速度制御比例積分演算器、１４は電流基準信号Ｉｑ
1 *と後述する電流基準補正信号Ｉｑ2 *とを加算して補正
した電流基準信号であるトルク分電流基準τｑ*として
出力する加算器、１５は電流検出器９からの３相電流と
実速度帰還信号ωMを積分して得られる位相角とから実
トルク分電流Ｉｑおよび実磁束分電流Ｉｄを演算出力す
る３相／２相変換回路、１６はトルク分電流基準Ｉｑ*
と実トルク分電流Ｉｑとの偏差を演算する加算器、１７
はこの偏差信号を増幅するトルク分電流制御演算器、１
８は磁束分電流基準信号Ｉｄ*を発生する磁束分電流基
準信号発生器で、この磁束分電流基準信号Ｉｄ*は基底
速度内では一定値に設定しているが基底速度を越えると
速度に反比例させる弱め界磁制御を採用している。１９
は磁束分電流基準信号Ｉｄ*と３相／２相変換回路１５
からの実磁束分電流Ｉｄとの偏差を演算する加算器、２
０はこの偏差信号を増幅する磁束分電流制御演算器であ
る。２１はトルク分電流制御演算器１７および磁束分電
流制御演算器２０からのトルク分電流および磁束分電流
を３相電流基準Ｉｕ*，Ｉｖ*，Ｉｗ*に変換する２相／
３相変換回路、２２〜２４はインバータ主回路４の各相
電力用トランジスタ３のベース駆動回路である。
する速度基準信号発生器、１２は速度基準信号ωM *と速
度検出器１０からの実速度帰還信号ωMとの偏差を演算
する加算器、１３は加算器１２からの偏差信号を比例積
分増幅してトルクに対応する電流基準信号Ｉｑ1 *を出力
する速度制御比例積分演算器、１４は電流基準信号Ｉｑ
1 *と後述する電流基準補正信号Ｉｑ2 *とを加算して補正
した電流基準信号であるトルク分電流基準τｑ*として
出力する加算器、１５は電流検出器９からの３相電流と
実速度帰還信号ωMを積分して得られる位相角とから実
トルク分電流Ｉｑおよび実磁束分電流Ｉｄを演算出力す
る３相／２相変換回路、１６はトルク分電流基準Ｉｑ*
と実トルク分電流Ｉｑとの偏差を演算する加算器、１７
はこの偏差信号を増幅するトルク分電流制御演算器、１
８は磁束分電流基準信号Ｉｄ*を発生する磁束分電流基
準信号発生器で、この磁束分電流基準信号Ｉｄ*は基底
速度内では一定値に設定しているが基底速度を越えると
速度に反比例させる弱め界磁制御を採用している。１９
は磁束分電流基準信号Ｉｄ*と３相／２相変換回路１５
からの実磁束分電流Ｉｄとの偏差を演算する加算器、２
０はこの偏差信号を増幅する磁束分電流制御演算器であ
る。２１はトルク分電流制御演算器１７および磁束分電
流制御演算器２０からのトルク分電流および磁束分電流
を３相電流基準Ｉｕ*，Ｉｖ*，Ｉｗ*に変換する２相／
３相変換回路、２２〜２４はインバータ主回路４の各相
電力用トランジスタ３のベース駆動回路である。
【００２０】次に電流基準補正信号Ｉｑ2 *を作成する回
路の構成について説明する。２５は速度基準信号発生器
１１からの速度基準信号ωM *と速度検出器１０からの実
速度帰還信号ωMとの偏差を演算する加算器、２６は電
動機６、圧延ロール７および両者を結合する結合ギア８
を１つの積分要素で近似した機械系モデルを想定し加算
器２５からの偏差信号を比例増幅してその機械系モデル
の電動機に発生させるトルクに対応するモデル電流基準
信号を出力するモデル速度制御比例演算器で、その具体
的な定数は、機械系モデルの速度制御応答ωCを設定し
そのボード線図から決定する。２７はモデル速度制御比
例演算器２６からのモデル電流基準信号をモデル電動機
の発生トルクに変換するモデルトルク演算器で、その具
体的な定数はモデル電動機の時定数を基に設定する。２
８はモデルトルク演算器２７からの発生トルクからモデ
ル電動機の回転速度ωAを演算するモデル速度演算器
で、その具体的な定数は機械系モデルのイナーシャから
求める。
路の構成について説明する。２５は速度基準信号発生器
１１からの速度基準信号ωM *と速度検出器１０からの実
速度帰還信号ωMとの偏差を演算する加算器、２６は電
動機６、圧延ロール７および両者を結合する結合ギア８
を１つの積分要素で近似した機械系モデルを想定し加算
器２５からの偏差信号を比例増幅してその機械系モデル
の電動機に発生させるトルクに対応するモデル電流基準
信号を出力するモデル速度制御比例演算器で、その具体
的な定数は、機械系モデルの速度制御応答ωCを設定し
そのボード線図から決定する。２７はモデル速度制御比
例演算器２６からのモデル電流基準信号をモデル電動機
の発生トルクに変換するモデルトルク演算器で、その具
体的な定数はモデル電動機の時定数を基に設定する。２
８はモデルトルク演算器２７からの発生トルクからモデ
ル電動機の回転速度ωAを演算するモデル速度演算器
で、その具体的な定数は機械系モデルのイナーシャから
求める。
【００２１】２９はモデル電動機の回転速度ωAと速度
検出器１０からの実速度帰還信号ωMとの偏差を演算す
る加算器、３０は加算器２９からの偏差信号を比例増幅
する比例演算器、３１は同偏差信号を微分増幅する微分
演算器、３２は微分演算器３１からの出力信号を増幅す
る増幅器、３３は比例演算器３０と増幅器３２とからの
出力信号を加算する加算器、３４は加算器３３からの出
力信号を増幅し電流基準補正信号Ｉｑ2 *として出力する
増幅器である。そして、２９〜３４により電流基準補正
演算器３５を構成する。
検出器１０からの実速度帰還信号ωMとの偏差を演算す
る加算器、３０は加算器２９からの偏差信号を比例増幅
する比例演算器、３１は同偏差信号を微分増幅する微分
演算器、３２は微分演算器３１からの出力信号を増幅す
る増幅器、３３は比例演算器３０と増幅器３２とからの
出力信号を加算する加算器、３４は加算器３３からの出
力信号を増幅し電流基準補正信号Ｉｑ2 *として出力する
増幅器である。そして、２９〜３４により電流基準補正
演算器３５を構成する。
【００２２】次に動作について説明する。まず、ベクト
ル制御におけるトルク分電流制御系を説明すると、速度
基準信号ωM *と実速度帰還信号ωMとの偏差を加算器１
２および加算器２５で演算する。前者の加算器１２から
の偏差信号は速度制御比例積分演算器１３により比例積
分増幅されて電流基準信号Ｉｑ1 *として出力される。後
者の加算器２５からの偏差信号はモデル速度制御比例演
算器２６により比例増幅され更にモデルトルク演算器２
７、モデル速度演算器２８を経てモデル電動機の回転速
度ωAとして出力される。電流基準補正演算器３５はこ
の回転速度ωAと実速度帰還信号ωMとの偏差を比例微分
増幅し電流基準補正信号Ｉｑ2 *として出力する。電流基
準信号Ｉｑ1 *と電流基準補正信号Ｉｑ2 *とは加算器１４
で加算されてトルク分電流基準Ｉｑ*となり、トルク分
電流制御演算器１７は３相／２相変換回路１５からの実
トルク分電流Ｉｑをこのトルク分電流基準Ｉｑ*に追随
させる制御を行う。
ル制御におけるトルク分電流制御系を説明すると、速度
基準信号ωM *と実速度帰還信号ωMとの偏差を加算器１
２および加算器２５で演算する。前者の加算器１２から
の偏差信号は速度制御比例積分演算器１３により比例積
分増幅されて電流基準信号Ｉｑ1 *として出力される。後
者の加算器２５からの偏差信号はモデル速度制御比例演
算器２６により比例増幅され更にモデルトルク演算器２
７、モデル速度演算器２８を経てモデル電動機の回転速
度ωAとして出力される。電流基準補正演算器３５はこ
の回転速度ωAと実速度帰還信号ωMとの偏差を比例微分
増幅し電流基準補正信号Ｉｑ2 *として出力する。電流基
準信号Ｉｑ1 *と電流基準補正信号Ｉｑ2 *とは加算器１４
で加算されてトルク分電流基準Ｉｑ*となり、トルク分
電流制御演算器１７は３相／２相変換回路１５からの実
トルク分電流Ｉｑをこのトルク分電流基準Ｉｑ*に追随
させる制御を行う。
【００２３】一方、磁束分電流制御系は、３相／２相変
換回路１５からの実磁束分電流Ｉｄが磁束分電流基準信
号発生器１８からの磁束分電流基準信号Ｉｄ*に追随す
るよう磁束分電流制御演算器２０が制御を行う。
換回路１５からの実磁束分電流Ｉｄが磁束分電流基準信
号発生器１８からの磁束分電流基準信号Ｉｄ*に追随す
るよう磁束分電流制御演算器２０が制御を行う。
【００２４】トルク分電流基準および磁束分電流基準は
２相／３相変換回路２１により３相電流基準Ｉｕ*，Ｉ
ｖ*，Ｉｗ*に変換されこれを基準にベース駆動回路２２
〜２４が各電力用トランジスタ３にベース駆動電流を供
給する。インバータ主回路４はこのベース駆動電流によ
りスイッチング動作を行い直流電源１からの直流電力を
交流電力に変換し、所望の各相交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉ
ｗを電動機６へ供給する。
２相／３相変換回路２１により３相電流基準Ｉｕ*，Ｉ
ｖ*，Ｉｗ*に変換されこれを基準にベース駆動回路２２
〜２４が各電力用トランジスタ３にベース駆動電流を供
給する。インバータ主回路４はこのベース駆動電流によ
りスイッチング動作を行い直流電源１からの直流電力を
交流電力に変換し、所望の各相交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉ
ｗを電動機６へ供給する。
【００２５】図２は以上の電流制御系を、従来の図１０
の表現方式に合わせて示したブロック線図である。これ
からも判る通り、モデル速度制御系は、従来、速度基準
信号ωM *とモデル速度ωAとの偏差を入力とし、しかも
比例積分（ＰＩ）動作型としていたため最終的な偏差
（ωM *−ωM）が零のときにもその補正トルク分を出力
し、時としてその値が過大となって制御が不安定に乱れ
る恐れがあったが、この発明におけるモデル速度制御系
は、速度基準信号ωM *と実速度帰還信号ωMとの偏差を
入力とし、比例（Ｐ）動作型としているので、トルク補
正が適正な範囲にとどまり、高速応答でしかも乱れのな
い安定した制御特性が得られる。
の表現方式に合わせて示したブロック線図である。これ
からも判る通り、モデル速度制御系は、従来、速度基準
信号ωM *とモデル速度ωAとの偏差を入力とし、しかも
比例積分（ＰＩ）動作型としていたため最終的な偏差
（ωM *−ωM）が零のときにもその補正トルク分を出力
し、時としてその値が過大となって制御が不安定に乱れ
る恐れがあったが、この発明におけるモデル速度制御系
は、速度基準信号ωM *と実速度帰還信号ωMとの偏差を
入力とし、比例（Ｐ）動作型としているので、トルク補
正が適正な範囲にとどまり、高速応答でしかも乱れのな
い安定した制御特性が得られる。
【００２６】図３、図４は、電動機の速度制御装置の速
度ステップ応答および負荷インパクト時の制御特性を示
すもので、両図とも（ａ）は機械系モデルによる補正制
御回路をもたない従来の速度制御装置の場合、（ｂ）は
この発明の実施例１による速度制御装置の場合を示す。
安定した補正制御効果により、応答性が改善されている
ことが判る。
度ステップ応答および負荷インパクト時の制御特性を示
すもので、両図とも（ａ）は機械系モデルによる補正制
御回路をもたない従来の速度制御装置の場合、（ｂ）は
この発明の実施例１による速度制御装置の場合を示す。
安定した補正制御効果により、応答性が改善されている
ことが判る。
【００２７】実施例２．図５はこの発明の実施例２によ
る電動機の速度制御装置を示す回路構成図で、図１と異
なるのは、モデルトルク演算器２７の出力側にトルク係
数掛算器３６を追加挿入した点のみである。これによ
り、機械系モデルのモデル電動機の発生トルクを簡単に
調整することができるので、個々のケースに応じて電流
基準補正信号Ｉｑ2 *を最適な値に設定することができ、
電動機の速度制御装置としてその適用性が向上する。
る電動機の速度制御装置を示す回路構成図で、図１と異
なるのは、モデルトルク演算器２７の出力側にトルク係
数掛算器３６を追加挿入した点のみである。これによ
り、機械系モデルのモデル電動機の発生トルクを簡単に
調整することができるので、個々のケースに応じて電流
基準補正信号Ｉｑ2 *を最適な値に設定することができ、
電動機の速度制御装置としてその適用性が向上する。
【００２８】実施例３．図６はこの発明の実施例３によ
る電動機の速度制御装置を示す回路構成図で、図１と異
なるのはモデル速度演算器２８の出力を所定の設定値内
に制限するリミッタ３７を追加挿入した点のみである。
このリミッタ３７はモデル速度演算器２８から出力され
るモデル速度ωAが過大となって、このモデル速度ωAと
実速度帰還信号ωMとの偏差に基づき作成される電流基
準補正信号Ｉｑ2 *が有害な外乱要因になることを未然に
防止する。
る電動機の速度制御装置を示す回路構成図で、図１と異
なるのはモデル速度演算器２８の出力を所定の設定値内
に制限するリミッタ３７を追加挿入した点のみである。
このリミッタ３７はモデル速度演算器２８から出力され
るモデル速度ωAが過大となって、このモデル速度ωAと
実速度帰還信号ωMとの偏差に基づき作成される電流基
準補正信号Ｉｑ2 *が有害な外乱要因になることを未然に
防止する。
【００２９】実施例４．図７はこの発明の実施例４によ
る電動機の速度制御装置を示す回路構成図で、ここでは
電流基準補正演算器３５を増幅器３４のみで構成してい
る。即ち、上記各実施例においては、電流基準補正演算
器３５内に微分演算器３１を設けているので、この部分
の高い制御応答が得られるが、反面、その調整を慎重に
行う必要がある。この実施例４では、単なる増幅機能の
みとしてこの調整を特に簡便にしたもので、このように
しても適用条件を適宜選定することにより、適度な制御
効果が得られ速度制御装置として安定した高い制御応答
が得られる。
る電動機の速度制御装置を示す回路構成図で、ここでは
電流基準補正演算器３５を増幅器３４のみで構成してい
る。即ち、上記各実施例においては、電流基準補正演算
器３５内に微分演算器３１を設けているので、この部分
の高い制御応答が得られるが、反面、その調整を慎重に
行う必要がある。この実施例４では、単なる増幅機能の
みとしてこの調整を特に簡便にしたもので、このように
しても適用条件を適宜選定することにより、適度な制御
効果が得られ速度制御装置として安定した高い制御応答
が得られる。
【００３０】実施例５．なお、上記各実施例では、電動
機駆動用電力変換器としてトランジスタインバータを用
いて誘導電動機を駆動する場合について説明したが、サ
イクロコンバータ等の変換器を用いた場合や、サイリス
タレオナード方式で直流電動機を駆動する場合等にもこ
の発明は同様に適用することができ、同等の効果を奏す
る。また、誘導電動機の制御方式としても上記各実施例
で説明したベクトル制御に限られるものではない。
機駆動用電力変換器としてトランジスタインバータを用
いて誘導電動機を駆動する場合について説明したが、サ
イクロコンバータ等の変換器を用いた場合や、サイリス
タレオナード方式で直流電動機を駆動する場合等にもこ
の発明は同様に適用することができ、同等の効果を奏す
る。また、誘導電動機の制御方式としても上記各実施例
で説明したベクトル制御に限られるものではない。
【００３１】
【発明の効果】この発明は以上のように、そのモデル速
度制御系を、速度基準信号と実速度帰還信号との偏差を
入力として比例増幅する演算器で構成し、得られたモデ
ル速度と実速度帰還信号との偏差から電流基準補正信号
を作成するようにしたので、この電流基準補正信号が本
来の速度制御比例積分演算器から出力される電流基準信
号に比較して過度に増大したり不安定な変動を起こす可
能性が抑制され、上記補正の効果が適正な範囲にとどま
り、高速応答でしかも乱れのない安定した制御特性が得
られる。
度制御系を、速度基準信号と実速度帰還信号との偏差を
入力として比例増幅する演算器で構成し、得られたモデ
ル速度と実速度帰還信号との偏差から電流基準補正信号
を作成するようにしたので、この電流基準補正信号が本
来の速度制御比例積分演算器から出力される電流基準信
号に比較して過度に増大したり不安定な変動を起こす可
能性が抑制され、上記補正の効果が適正な範囲にとどま
り、高速応答でしかも乱れのない安定した制御特性が得
られる。
【００３２】また、所定のリミッタを設けた場合は、モ
デル速度の過度な増大が抑制され、電流基準補正信号が
有害な外乱要因になることを確実に防止する。
デル速度の過度な増大が抑制され、電流基準補正信号が
有害な外乱要因になることを確実に防止する。
【００３３】更に電流基準補正演算器を微分演算器を含
む構成とした場合は、同電流基準補正演算器の動作応答
性が高まり、速度制御装置としての応答速度も向上す
る。
む構成とした場合は、同電流基準補正演算器の動作応答
性が高まり、速度制御装置としての応答速度も向上す
る。
【図１】この発明の実施例１による電動機の速度制御装
置を示す回路構成図である。
置を示す回路構成図である。
【図２】図１の制御系のブロック線図である。
【図３】図１の電動機の速度制御装置を用いたときの速
度ステップ応答を示すタイムチャートである。
度ステップ応答を示すタイムチャートである。
【図４】図１の電動機の速度制御装置を用いたときの負
荷インパクト時の制御特性を示すタイムチャートであ
る。
荷インパクト時の制御特性を示すタイムチャートであ
る。
【図５】この発明の実施例２による電動機の速度制御装
置を示す回路構成図である。
置を示す回路構成図である。
【図６】この発明の実施例３による電動機の速度制御装
置を示す回路構成図である。
置を示す回路構成図である。
【図７】この発明の実施例４による電動機の速度制御装
置を示す回路構成図である。
置を示す回路構成図である。
【図８】従来の電動機の速度制御系の概略構成図であ
る。
る。
【図９】図８の制御系のブロック線図である。
【図１０】機械系モデルによりトルク指令を補正する方
式を採用した従来装置の速度制御系のブロック線図であ
る。
式を採用した従来装置の速度制御系のブロック線図であ
る。
６ 電動機 ７ 負荷機械としての圧延ロール ８ トルク伝達機構としての結合ギア １０ 速度検出器 １２，１４，２５，２９，３３ 加算器 １３ 速度制御比例積分演算器 ２６ モデル速度制御比例演算器 ２７ モデルトルク演算器 ２８ モデル速度演算器 ３０ 比例演算器 ３１ 微分演算器 ３５ 電流基準補正演算器 ３７ リミッタ ωM * 速度基準信号 ωM 実速度帰還信号 ωA モデル速度 Ｉｑ1 * 電流基準信号 Ｉｑ2 * 電流基準補正信号 Ｉｑ* トルク分電流基準 Ｉｑ 実トルク分電流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｐ 21/00 5/41 ３０２ Ｑ 9178−5Ｈ
Claims (3)
- 【請求項１】 電動機の速度基準信号と実速度帰還信号
との偏差を比例積分増幅してトルクに対応する電流基準
信号を出力する速度制御比例積分演算器および上記電流
基準信号と実電流帰還信号との偏差に基づき上記電動機
の駆動電流を制御する電流制御演算器を備えた電動機の
速度制御装置において、 上記電動機、その負荷機械および両者間を結合するトル
ク伝達機構を１つの積分要素で近似した機械系モデルを
想定し上記速度基準信号と実速度帰還信号との偏差を比
例増幅して上記機械系モデルのモデル電動機に発生させ
るトルクに対応するモデル電流基準信号を出力するモデ
ル速度制御比例演算器、上記モデル電流基準信号をモデ
ル電動機の発生トルクに変換するモデルトルク演算器、
上記モデル電動機発生トルクにより上記モデル電動機の
回転速度を演算するモデル速度演算器、上記モデル速度
と実速度帰還信号との偏差に基づき補正トルクに対応す
る電流基準補正信号を出力する電流基準補正演算器、お
よび上記速度制御比例積分演算器からの電流基準信号と
上記電流基準補正信号とを加算し補正後の電流基準信号
として上記電流制御演算器へ出力する加算器を備えたこ
とを特徴とする電動機の速度制御装置。 - 【請求項２】 モデル速度演算器の出力側に、モデル速
度の出力絶対値を所定の設定値内に制限するリミッタを
挿入し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。 - 【請求項３】 電流基準補正演算器を、モデル速度と実
速度帰還信号との偏差を比例増幅する比例演算器、上記
偏差を微分増幅する微分演算器、および上記比例演算器
と微分演算器とからの出力を加算する加算器から構成し
たことを特徴とする請求項１または２記載の電動機の速
度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5196063A JPH0759374A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 電動機の速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5196063A JPH0759374A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 電動機の速度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0759374A true JPH0759374A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=16351586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5196063A Pending JPH0759374A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 電動機の速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0759374A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105204344A (zh) * | 2015-10-20 | 2015-12-30 | 上海无线电设备研究所 | 雷达伺服跟踪系统数字控制器及其控制方法 |
| CN105867445A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-17 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种气球吊篮反作用飞轮的简易平稳降速方法 |
| CN110968096A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-04-07 | 深圳市施罗德工业集团有限公司 | 有缆管道爬行器同步收放线方法、装置及计算机终端 |
| CN114337438A (zh) * | 2020-09-24 | 2022-04-12 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 旋转电机的瞬态操作的开环控制 |
| CN114394493A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-26 | 武汉中仪物联技术股份有限公司 | 爬行器线缆盘同步收放线的控制方法、系统、设备及装置 |
-
1993
- 1993-08-06 JP JP5196063A patent/JPH0759374A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105204344A (zh) * | 2015-10-20 | 2015-12-30 | 上海无线电设备研究所 | 雷达伺服跟踪系统数字控制器及其控制方法 |
| CN105867445A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-17 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种气球吊篮反作用飞轮的简易平稳降速方法 |
| CN110968096A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-04-07 | 深圳市施罗德工业集团有限公司 | 有缆管道爬行器同步收放线方法、装置及计算机终端 |
| CN114337438A (zh) * | 2020-09-24 | 2022-04-12 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 旋转电机的瞬态操作的开环控制 |
| CN114394493A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-26 | 武汉中仪物联技术股份有限公司 | 爬行器线缆盘同步收放线的控制方法、系统、设备及装置 |
| CN114394493B (zh) * | 2021-12-13 | 2024-02-13 | 武汉中仪物联技术股份有限公司 | 爬行器线缆盘同步收放线的控制方法、系统、设备及装置 |
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