JPH0812566B2 - 加減速演算方法 - Google Patents

加減速演算方法

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JPH0812566B2
JPH0812566B2 JP59090363A JP9036384A JPH0812566B2 JP H0812566 B2 JPH0812566 B2 JP H0812566B2 JP 59090363 A JP59090363 A JP 59090363A JP 9036384 A JP9036384 A JP 9036384A JP H0812566 B2 JPH0812566 B2 JP H0812566B2
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B7/00Arrangements for obtaining smooth engagement or disengagement of automatic control
    • G05B7/02Arrangements for obtaining smooth engagement or disengagement of automatic control electric

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、物体の速度を変化させるときに円滑な加
減速を行なう速度指令信号を出力する加減速演算方法に
関する。
〔従来技術とその問題点〕
電動機を例にして説明すると、停止している電動機を
始動してその速度をN1にしたいときには、N1なる速度に
対応するレベルのステツプ状の速度設定信号がこの電動
機の速度制御装置に与えられるし、N1なる速度で運転中
の電動機を停止させたいときは、速度設定信号はステツ
プ状で零にするのが一般的である。また運転速度をN1か
らN2に変える場合も同様にステツプ状の速度設定信号を
速度制御装置に入力させる。しかしながら電動機の速度
を時間遅れなしにこのステツプ状の速度設定信号どおり
に追従させることはできないから、たとえば停止してい
る電動機を始動してN1なる速度にする場合について考え
ると、この電動機とこれに結合されている負荷のはずみ
車効果や、この電動機が保有する加速トルクなどを考慮
して定める一定の加速度でこの電動機速度を上昇させ、
電動機速度がN1に到達すればこの加速度を零にしてN1な
る一定速度で運転を継続させるような信号を出力する加
減速演算装置を設けて、ステツプ状の速度設定信号をこ
の加減速演算装置により緩やかに変化する速度信号に変
換して電動機の速度制御装置に与えるようにしている。
しかしながら上述の加減速演算装置では、停止してい
る電動機が一定加速度で始動するときと、N1なる速度に
到達したときの加速度の変化が大であつて負荷に大きな
シヨツクを与える。たとえば負荷がエレベータの場合は
乗員に対するシヨツクと不快感が大であるし、紙ロール
を駆動する場合は紙が切れたり、しわが発生したりする
不都合を生ずる。
第3図は上述の不都合を解消するようにされている加
減速演算装置の従来例を示すブロツク図である。この第
3図において比例増幅器1にAなるステツプ状の速度設
定信号が入力するとき、この比例増幅器1の出力Bを積
分器2に入力し、出力Fを得るのであるが、この出力F
は上述の比例増幅器1の入力側にフイードバツクされる
ようになつていて、この比例増幅器1と積分器2とで加
減速演算器3が形成されているのであるが、上述の積分
器2の入力を外部に設けた2個の1次遅れ増幅器4と5
の出力で制限するようになつている。すなわち1次遅れ
増幅器4の出力Dにより電動機を加速するときの加速開
始時点における加速度の変化率がこの1次遅れ増幅器4
のdなる時定数と増幅度で調整される。また1次遅れ増
幅器5の出力Eにより電動機を減速するときの減速開始
時点における負の加速度の変化率が当該1次遅れ増幅器
5のeなる時定数と増幅度により調整される。また加減
速終了時点における正負の加速度変化率は比例増幅器1
のbなる増幅度で調整されることになる。
第4図は第3図に示す従来の加減速演算装置の各部の
波形をあらわす波形図である。この第4図において破線
で示される速度設定信号Aは時刻T1なる瞬間にA1からA2
にステツプ状に変化して停止から運転開始を指令し、T2
なる時刻に運転から停止することをA3→A4なるステツプ
状の信号で指令する。加速時には1点鎖線B1,B2,B3,B4
で示されるBなる波形のB3→B4の波形の変化率bにより
加速終了時点における加速度変化率が調整され、1次遅
れ増幅器4の出力信号波形DにおけるB1→D2の波形の変
化率dにより加速開始時点における加速度変化率が調整
される。一方減速時には1点鎖線B5,B6,B7,B8で示され
るBなる波形のB7→B8の変化率bにより減速終了時点に
おける負の加速度の変化率が調整され、1次遅れ増幅器
5の出力信号波形EにおけるB5→E2の変化率eにより減
速開始時点における負の加速度の変化率が調整され、か
くして当該加減速演算器3からFなる波形の加減速信号
が出力されることになる。
しかしながら上述のように構成される加減速演算装置
から出力される加減速信号Fでは、加速または減速開始
時点および終了時点における加速度変化率が厳密には一
定していないことから、加速時、減速時のシヨツクが完
全に解消はされず、前述したような不都合を生ずる。さ
らに比例増幅器1の増幅度と、1次遅れ増幅器4と5の
時定数と増幅度により加速度変化率を調整するので、こ
の調整作業が困難であるという欠点も合わせて有する。
〔発明の目的〕
この発明は、ステツプ状の速度設定信号に対して加速
開始時点と加速終了時点での加速度変化率が一定な加減
速信号を発生する加減速演算方法を提供することを目的
とする。
〔発明の要点〕
この発明は、速度演算器によりステツプ状の速度設定
信号を一定な速度変化率で変化する変化速度信号とこの
速度変化率信号とに変換し、さらに加速度演算器により
上述の速度変化率信号を一定な加速度変化率で変化する
変化加速度信号に変換する。前述の速度変化率信号と変
化加速度信号との差を積分し、変化速度信号と積分結果
との差を求めれば、物体を加減速するときの加減速開始
時と加減速終了時における加速度変化率が一定な速度信
号が得られる。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の実施例を示すブロツク図である。こ
の第1図において速度演算器11にAなるステツプ状の速
度設定信号が入力されると、この速度演算器11はGなる
変化速度信号とHなる速度変化率信号(加速度信号と称
してもよい)とを出力する。ここで変化速度信号Gとは
ステツプ状で入力される速度設定信号Aに対して一定の
速度変化率で変化しつつ出力される速度信号であつて、
この出力速度信号値が入力速度設定信号値と一致すると
一定値になる特性を有しており、加速するときの速度変
化率g1と減速するときの速度変化率g2とは別個に定める
ことができる。さらにこのg1とg2という速度変化率を信
号として出力するがこの速度変化率とは速度の微分値す
なわち加速度のことであるから速度変化率信号は加速度
信号と称することができる。
加速度演算器12は上述のHなる加速度信号を入力し、
Jなる変化加速度信号を出力するのであるが、この変化
加速度信号Jとは入力される加速度信号に対して一定の
加速度変化率で変化しつつ出力される加速度信号であつ
て、この出力加速度信号値が入力加速度信号値と一致す
ると一定値となる特性を有しており、この加速度変化率
jは所望の値に設定される。
積分器13は上述の加速度信号Hと変化加速度信号Jと
の差を積分するものであつて、この積分器13の出力Kは
下記の(1)式で示される。
K=∫(H−J)dt ……(1) ここでHは加速度信号であるから、これを積分すれば
速度信号すなわちGなる変化速度信号となる。またJな
る変化加速度信号とは一定の加速度変化率で変化しつつ
ある加速度信号のことであるから、これを積分したもの
は一定の加速度変化率で変化する速度信号であつて、こ
れが本発明にもとづいて加減速演算装置が出力しようと
している信号の特性である。すなわち変化加速度信号J
を積分したものが第1図に示す信号Lとなる。よつて前
述の(1)式は下記の(2)式となる。
K=∫(H−J)dt=G−L ……(2) この(2)式から下記の(3)式が得られる。
L=G−K ……(3) すなわち積分器13から出力される信号Kと、速度演算
器11が出力する信号Gとの差を加算器14により演算して
得られる信号Lが一定の加速度変化率で変化する速度信
号である。
比較器15は加速度演算器12から出力される変化加速度
信号Jがほぼ零なることを検出して、これによりオフセ
ツト除去接点16を閉路させる。これはステツプ状の速度
設定信号Aが入力して当該加減速演算装置から一定加速
度変化率で変化する速度信号Lが出力されて加速または
減速が完了したのちにオフセツトが残らないようにする
ためのものであつて、このオフセツト除去接点16が閉路
することにより積分器13を含む閉ループが一次遅れ特性
となつて積分器13の出力信号Kは零となる。その結果ス
テツプ状の速度設定信号Aと、速度演算器11が出力する
変化速度信号Gと、加算器14から出力される信号Lとは
等しくなつて、加速・減速完了後のオフセツトは完全に
除去される。なおゼロホールド接点21と22はこれらを閉
路することにより速度演算器11と加速度演算器12をゼロ
ホールドさせる。
第2図は第1図に示す実施例のブロツク図の各部の波
形をあらわす波形図である。この第2図において波線で
示される速度設定信号Aは時刻T1なる瞬間にA1からA2に
ステツプ状に変化して所定速度で運転することを指令
し、T2なる時刻に運転から停止することをA3→A4なるス
テツプ状の信号で指令する。速度演算器11はこのステツ
プ状の速度設定信号Aに対してGなる1点鎖線で示す変
化速度信号A1,G2,A3,G4を出力するのであるが、加速時
にはg1なる一定加速度で速度信号は上昇し、減速する場
合は一定加速度g2で速度信号が減少する。さらにこの速
度演算器11は上述の加速時の加速度g1に対応するHなる
加速度信号を出力するのであるが、これが1点鎖線H1,H
2,H3,H4であらわされる。また減速時には加速度g2に対
応して1点鎖線であらわされる加速度信号H5,H6,H7,H8
が加速時の加速度信号の代りに当該速度演算器11から出
力される。
加速度演算器12は、具体的には第5図に示すように出
力制限回路23と積分器24とから構成されるものである。
このような構成により、加速度演算器12は第2図に示す
ような加速度信号H1〜H4が入力されると、出力制限回路
23は+jなる加速度変化率の信号を出力し、この信号が
積分器24で積分されてH1→J2なる出力Jが得られるが、
J2以降は出力制限回路23の働きにより積分器24の出力は
一定となる。そして、加速度信号のH3→H4の変化により
出力制限回路23は−jなる加速度変化率の信号を出力
し、この信号が積分器24で積分されてH3→J4なる出力J
が得られる。同様に、第2図に示すような加速度信号H5
〜H8が入力されると、前回とは逆にH5→H6の変化により
−jなる加速度変化率の信号が積分器24で積分されてH5
→J6なる出力Jが得られるが、J6以降は出力制限回路23
の働きにより積分器24の出力は一定となる。そして、加
速度信号のH7→H8の変化により+jなる加速度変化率の
信号が積分器24で積分されてH7→J8なる出力Jが得られ
る。
1点鎖線で示されるHなる加速度信号と実線で示され
るJなる変化加速度信号との差を積分器13で積分し、こ
の積分結果とGなる変化速度信号との差から加速度変化
率が一定な速度信号Lが得られるのである。
〔発明の効果〕
この発明によれば、加速度信号と変化加速度信号との
差を積分し、変化速度信号と前述の積分結果との差か
ら、入力されるステツプ状の速度設定から加速度変化率
が一定な速度信号を出力するように加減速演算装置を構
成しているので、速度演算器による加速度信号の設定
と、加速度演算器による変化加速度信号の設定とは別個
にかつ容易に設定できるし、当該加減速演算装置が出力
する速度信号は、加速度変化率が一定な速度信号となる
から、物体を加速あるいは減速するさいのシヨツクが除
去される。それ故たとえば本発明をエレベータに応用す
れば人体にシヨツクを与えることなく円滑に発進・停止
することができるし、紙ロール駆動機械に応用すれば紙
切れやしわの発生などを防ぐことができる。さらにオフ
セツト除去接点を作動させることにより、加速・減速が
完了すれば積分器出力が零となり、オフセツトも完全に
除去できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すブロツク図であり、第2
図は第1図に示す実施例のブロツク図の各部の波形を示
す波形図である。第3図は加減速演算装置の従来例を示
すブロツク図であり、第4図は第3図に示す従来例のブ
ロツク図の各部の波形を示す波形図、第5図は本発明に
よる加速度演算器の具体的構成を示す図である。 1:比例増幅器、2:積分器、3:加減速演算器、4,5:1次遅
れ増幅器、11:速度演算器、12:加速度演算器、13:積分
器、14:加算器、15:比較器、16:オフセツト除去接点、2
1,22:ゼロホールド接点、23:出力制限回路、24:積分
器。 A:速度設定信号、G:変化速度信号、H:速度変化率信号
(または加速度信号)、J:変化加速度信号、L:加速度変
化率が一定な速度信号。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステップ状の速度設定信号(A)が入力さ
    れると、この速度設定信号に一致するまで加速時の速度
    変化率(g1)で変化し、前記速度設定信号に一致したら
    速度変化率が零となり、前記速度設定信号(A)がなく
    なると減速時の速度変化率(g2)で変化して零となるよ
    うな変化速度信号(G)を形成し、 前記速度変化率(g1)で加速設定している期間には正の
    ステップ状信号、前記速度変化率(g2)で減速設定して
    いる期間には負のステップ状信号からなる速度変化率信
    号(H)を形成し、 前記速度変化率信号(H)が入力されると、この速度変
    化率信号に一致するまでは一定の加速度変化率で変化
    し、この速度変化率信号に一致したら加速度変化率が零
    となり、前記速度変化率信号(H)がなくなると一定の
    加速度変化率で変化して零となるような変化加速度信号
    (J)を前記速度変化率信号(H)の極性に対応してそ
    れぞれ形成し、 前記速度変化率信号(H)と前記変化加速度信号(J)
    との偏差を積分して、偏差積分信号(K)を形成し、 前記変化速度信号(G)から前記偏差積分信号(K)を
    差引いて速度信号(L)を形成する、 ことを特徴とする加減速演算方法。
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