JPH08130893A - Method for controlling brushless motor - Google Patents

Method for controlling brushless motor

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JPH08130893A
JPH08130893A JP6266601A JP26660194A JPH08130893A JP H08130893 A JPH08130893 A JP H08130893A JP 6266601 A JP6266601 A JP 6266601A JP 26660194 A JP26660194 A JP 26660194A JP H08130893 A JPH08130893 A JP H08130893A
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current
estimated
speed
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Eiji Yamada
英治 山田
Yasumi Kawabata
康己 川端
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Toyota Motor Corp
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PURPOSE: To maintain a stable control state even if noise is superposed on detection current. CONSTITUTION: When controlling the current (output torque) of a motor 10 using the position and speed of a rotor of the motor 10 estimated by a position/ speed estimator 18, the amount of change of these values is limited by a position/speed change limiter 24 when the a position estimation value and a speed estimation value greatly changes unnaturally. The amount of reference position change and the amount of reference change which becomes the reference of limitation are set based on a result obtained by estimating a load torque TL of the motor 10 by a load torque estimator 26.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータを速
度検出なしで制御する制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method for controlling a brushless motor without speed detection.

【0002】[0002]

【従来の技術】“ブラシレスDCモータの電流制御誤差
を用いたセンサレス制御の提案”、安田他、平成4年電
気学会全国大会、pp.6-57〜6-58では、ブラシレスDC
モータを制御するに当たってその回転角速度を検出する
必要がない制御方法、すなわちセンサレス制御が提案さ
れている。
2. Description of the Related Art "Proposal of Sensorless Control Using Current Control Error of Brushless DC Motor", Yasuda et al. In 6-57 ~ 6-58, brushless DC
There has been proposed a control method that does not need to detect the rotational angular velocity when controlling a motor, that is, a sensorless control.

【0003】この制御方法では、基礎としてブラシレス
モータの(d,q)座標系上での電圧方程式
In this control method, the voltage equation on the (d, q) coordinate system of the brushless motor is basically used.

【数1】 が使用される。(d,q)座標系は、界磁束の方向をd
軸、これに直交する方向をq軸とする座標系である。離
散処理を可能にすべく式(1)を時刻nにて一次近似す
ると、
[Equation 1] Is used. In the (d, q) coordinate system, the direction of the field flux is d
The coordinate system has an axis and a direction orthogonal to the axis as the q axis. When the equation (1) is linearly approximated at time n to enable discrete processing,

【数2】 となる。ここで、(d,q)座標系と同様界磁束に追従
して回転する(γ,δ)座標系を考え、時刻nにおける
両者の角度位置の差Δθ(n)が0に十分近いと見なし
た上で、式(2)を(d,q)座標系から(γ,δ)座
標系に座標変換すると、
[Equation 2] Becomes Here, considering a (γ, δ) coordinate system that rotates following a field flux similar to the (d, q) coordinate system, it is considered that the difference Δθ (n) between the two angular positions at time n is sufficiently close to 0. After that, when the equation (2) is transformed from the (d, q) coordinate system to the (γ, δ) coordinate system,

【数3】 となる。ベクトル表現を使用して式(3)を書き替え、
さらに時刻n+1における電流ベクトルi(n+1)に
ついて解くと、
(Equation 3) Becomes Rewrite equation (3) using vector expression,
Solving for the current vector i (n + 1) at time n + 1,

【数4】 となる。[Equation 4] Becomes

【0004】さらに、式(4)をモデル化し、時刻nに
おける電流ベクトルi(n)から時刻n+1の電流ベク
トルを推定するモデル
Furthermore, a model for modeling the equation (4) and estimating the current vector at time n + 1 from the current vector i (n) at time n

【数5】 を考える。式(4)で表される実際の電流と式(5)で
表されるモデルの電流との差は、(d,q)座標系の角
度位置と(γ,δ)座標系の角度位置の差Δθ(n)に
起因している。従って、式(4)と式(5)の差Δi
(n+1)=i(n+1)−i(n+1)を考え、か
つ高速運転時には実際に対するモデルの速度誤差が無視
し得ると仮定すると、
(Equation 5) think of. The difference between the actual current represented by equation (4) and the model current represented by equation (5) is the difference between the angular position of the (d, q) coordinate system and the angular position of the (γ, δ) coordinate system. This is due to the difference Δθ (n). Therefore, the difference Δi between equation (4) and equation (5)
Considering (n + 1) = i (n + 1) -i M (n + 1), and assuming that the speed error of the model with respect to the actual one can be ignored at high speed operation,

【数6】 が得られる。この式を変形すると、(Equation 6) Is obtained. When this equation is transformed,

【数7】 となり、時刻n+1における回転子の角度位置及び速度
をモデル推定する式が得られる。式(7)には回転子の
実際の角度位置θ(n)は現れておらず、実測値として
は前時刻nにおける電機子電流(ここではiγ(n)及
びiδ(n))を入力するのみで、すなわち回転子の位
置や速度を検出することなしに、時刻n+1における回
転子の角度位置及び速度を推定するオブザーバが得られ
る。
(Equation 7) Then, the formulas for estimating the angular position and speed of the rotor at time n + 1 are obtained. The actual angular position θ (n) of the rotor does not appear in Expression (7), and the measured value is the armature current (here, i γ (n) and i δ (n)) at the previous time n. An observer for estimating the angular position and speed of the rotor at time n + 1 can be obtained only by inputting, that is, without detecting the position and speed of the rotor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このようなオブザーバ
を用いて制御系を構成することにより、回転子の位置や
速度を検出するためのセンサを廃止でき、小形簡素化を
実現できる。ここに、上述のオブザーバを実現するため
には、実際に対するモデルの電流誤差を求めねばなら
ず、従って実際の電流を検出する必要がある。しかし、
そのための電流センサの出力に誤差が生じると図4に示
されるように位置推定値等に演算ミスが発生する。ま
た、位置推定演算を行うCPUに演算誤差が発生するこ
ともある。このような演算ミス又は演算誤差を含む位置
推定値等をモータの制御に使用すると、制御が不安定化
してしまう。これは、真値に集束させるべく演算を繰り
返し実行するというアルゴリズムの性質上、比較的短時
間のサンプリングにて得た電流検出値を制御に用いる場
合に比べても、制御を不安定化する面が多い。
By constructing the control system using such an observer, the sensor for detecting the position and speed of the rotor can be eliminated, and the size and simplification can be realized. Here, in order to realize the above-mentioned observer, it is necessary to obtain the current error of the model with respect to the actual value, and therefore it is necessary to detect the actual current value. But,
If an error occurs in the output of the current sensor for that purpose, a calculation error occurs in the position estimation value and the like as shown in FIG. In addition, a calculation error may occur in the CPU that performs the position estimation calculation. If a position estimation value including such a calculation error or a calculation error is used for controlling the motor, the control becomes unstable. This is due to the nature of the algorithm that repeatedly executes the calculation to focus on the true value, even if the current detection value obtained by sampling for a relatively short time is used for the control, it makes the control unstable. There are many.

【0006】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、位置又は速度推定
値に誤差乃至異常が生じていると見なせる場合に位置又
は速度推定値に修正を加えることにより、電流センサ出
力へのノイズの重畳等によらず制御状態が安定で回転位
置又は回転数センサを必要としない制御方法を実現する
ことを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and corrects the position or velocity estimated value when it can be considered that an error or abnormality has occurred in the position or velocity estimated value. In addition, it is an object of the present invention to realize a control method in which the control state is stable irrespective of noise superposition on the output of the current sensor and a rotational position or rotational speed sensor is not required.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、ブラシレスモータの回転子の角度
位置及び/又は回転角速度を、当該ブラシレスモータに
流れる電流の検出値に基づき推定するステップと、現時
点における角度位置又は回転角速度の推定値が前時点に
おける推定値に比べ基準変化量より大きく変化している
か否かを判定するステップと、大きく変化していると判
定された場合に、現時点における角度位置又は回転角速
度の推定値に誤差が生じていると見なし、前時点におけ
る推定値に対して大きな変化が生じないよう、現時点に
おける推定値を代替値にて置換するステップと、推定し
た角度位置及び/又は回転角速度に基づき上記電流を制
御するステップとを、所定周期毎に繰り返し実行するこ
とを特徴とする。
In order to achieve such an object, the present invention estimates the angular position and / or rotational angular velocity of the rotor of a brushless motor based on the detected value of the current flowing through the brushless motor. And a step of determining whether or not the estimated value of the angular position or the rotational angular velocity at the present time has changed by more than the reference change amount compared with the estimated value at the previous time, and when it is determined that the change is large. , Assuming that an error has occurred in the estimated value of the angular position or the rotational angular velocity at the present time, and replacing the estimated value at the present time with an alternative value so that the estimated value at the previous time does not change significantly, The step of controlling the current based on the angular position and / or the rotational angular velocity is repeatedly executed at predetermined intervals.

【0008】本発明は、さらに、上記ブラシレスモータ
の負荷トルクを推定するステップと、推定した負荷トル
クに基づき角度位置及び/又は回転角速度の基準変化量
を設定するステップと、前時点における推定値に基準変
化量を加えた値を上記代替値に設定するステップとを、
上記周期毎に繰り返し実行することを特徴とする。
The present invention further includes a step of estimating the load torque of the brushless motor, a step of setting a reference change amount of an angular position and / or a rotational angular velocity based on the estimated load torque, and an estimated value at a previous time point. The step of setting the value obtained by adding the reference change amount to the above alternative value,
It is characterized in that it is repeatedly executed every cycle.

【0009】本発明は、そして、上記ブラシレスモータ
の負荷トルクを推定する際、まず最近の複数時点におけ
る角度位置又は回転角速度の推定値に基づき当該ブラシ
レスモータの瞬時負荷トルクを求め、求めた瞬時負荷ト
ルクを電流検出の時定数に比べ長い期間に亘って平均し
て平均負荷トルクを求め、求めた平均負荷トルクを基準
変化量の設定に供することを特徴とする。
According to the present invention, when estimating the load torque of the brushless motor, first, the instantaneous load torque of the brushless motor is obtained based on the estimated values of the angular position or the rotational angular velocity at a plurality of recent times, and the obtained instantaneous load is calculated. It is characterized in that the torque is averaged over a period longer than the time constant of current detection to obtain an average load torque, and the obtained average load torque is used for setting the reference change amount.

【0010】[0010]

【作用】本発明においては、まず、ブラシレスモータに
流れる電流の検出値に基づき、回転子の角度位置及び/
又は回転角速度が推定される。さらに、現時点における
角度位置又は回転角速度の推定値が前時点における推定
値に比べ基準変化量より大きく変化しているか否かが判
定される。大きく変化している場合には、現時点におけ
る角度位置又は回転角速度の推定値に、例えば電流検出
に重畳したノイズ等による誤差が生じていると見なすこ
とができる。そこで、このような場合には、前時点にお
ける推定値に対して大きな変化が生じないよう、現時点
における推定値を代替値にて置換する。このような修正
を加えた推定値を用い、ブラシレスモータに流れる電流
を制御することにより、電流センサ出力へのノイズの重
畳等によらず、制御状態が安定となる。また、従来と同
様、回転位置又は回転数センサは必要でない。
In the present invention, first, based on the detected value of the current flowing through the brushless motor, the angular position of the rotor and / or
Alternatively, the rotational angular velocity is estimated. Further, it is determined whether or not the estimated value of the angular position or the rotational angular velocity at the current time point is larger than the reference change amount as compared with the estimated value at the previous time point. If the change is large, it can be considered that an error has occurred in the estimated value of the angular position or the rotational angular velocity at the present time due to, for example, noise superimposed on the current detection. Therefore, in such a case, the estimated value at the present time is replaced with the alternative value so that the estimated value at the previous time does not significantly change. By controlling the current flowing through the brushless motor using the estimated value corrected in this way, the control state becomes stable irrespective of noise superposition on the current sensor output. Further, as in the conventional case, no rotational position or rotational speed sensor is required.

【0011】本発明においては、さらに、ブラシレスモ
ータの負荷トルクが推定され、その結果に基づき上述の
基準変化量が設定され、また前時点における推定値に基
準変化量を加えた値が上記代替値に設定される。このよ
うに、負荷トルクに応じて基準変化量や代替値を決定す
ることにより、負荷トルク変動を反映した動作が実現さ
れるため、適用範囲がより広くなる。
Further, in the present invention, the load torque of the brushless motor is estimated, the above-mentioned reference change amount is set based on the result, and the value obtained by adding the reference change amount to the estimated value at the previous time point is the alternative value. Is set to. As described above, by determining the reference change amount and the alternative value according to the load torque, the operation reflecting the load torque fluctuation is realized, so that the applicable range becomes wider.

【0012】本発明においては、また、上記ブラシレス
モータの負荷トルクを推定する際、まず最近の複数時点
における角度位置又は回転角速度の推定値に基づき当該
ブラシレスモータの瞬時負荷トルクが求められる。さら
に、求められた瞬時負荷トルクは、電流検出の時定数に
比べ長い期間に亘って平均され、これにより平均負荷ト
ルクが求められる。求められた平均負荷トルクは、基準
変化量の設定に供される。従って、負荷トルク推定に当
たって前に求めた角度位置又は回転角速度の推定値を利
用できる。また、前に求めた角度位置又は回転角速度の
推定値に電流検出のノイズが影響している場合であって
も、この影響を平均によって排除できる。
In the present invention, when the load torque of the brushless motor is estimated, the instantaneous load torque of the brushless motor is first obtained based on the estimated values of the angular position or the rotational angular velocity at a plurality of recent times. Further, the obtained instantaneous load torque is averaged over a longer period than the time constant of current detection, and the average load torque is obtained. The obtained average load torque is used for setting the reference change amount. Therefore, it is possible to use the estimated value of the angular position or the rotational angular velocity that has been obtained before in estimating the load torque. Further, even when the noise of current detection has an influence on the estimated value of the angular position or the rotational angular velocity obtained previously, this influence can be eliminated by averaging.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1には、本発明の一実施例に係るモータ
制御システムの構成が示されている。この図のシステム
において制御対象とされているモータ10は界磁として
永久磁石を有する同期モータであり、この図のシステム
は例えば電気自動車の駆動系として使用される。
FIG. 1 shows the configuration of a motor control system according to an embodiment of the present invention. The motor 10 to be controlled in the system of this figure is a synchronous motor having a permanent magnet as a field, and the system of this figure is used as a drive system of an electric vehicle, for example.

【0015】この図のシステムを電気自動車の駆動系と
して使用する場合、図示しないより上位の制御装置は、
車両操縦者によるアクセルペダルやブレーキペダルの操
作に応じて、必要な出力トルクを求める。当該上位の制
御装置は求めた出力トルク(トルク指令)に対応するモ
ータ電流を求め、これを電流指令として電流制御部12
に供給する。電流制御部12は、入力した電流指令に基
づき、後段のPWM制御部14におけるPWMしきい値
を示す電圧指令を発生させ、出力する。
When the system shown in this figure is used as a drive system for an electric vehicle, a higher-order control device (not shown) is
Determine the required output torque according to the operation of the accelerator pedal or brake pedal by the vehicle operator. The higher-order control device obtains a motor current corresponding to the obtained output torque (torque command), and uses this as a current command to control the current control unit 12
Supply to. The current control unit 12 generates and outputs a voltage command indicating the PWM threshold value in the PWM control unit 14 in the subsequent stage based on the input current command.

【0016】PWM制御部14は、電圧指令を所定波形
のキャリアと比較することにより、パルス幅変調(PW
M)されたスイッチング信号を発生させる。PWM制御
部14の後段に設けられているインバータ16は所定個
数のスイッチング素子から構成されており、これらのス
イッチング素子はPWM制御部14から供給されるスイ
ッチング信号に応じスイッチングする。ここに、電圧指
令は電流指令に応じて生成されており、またスイッチン
グ信号はこの電圧指令に応じて生成されている。従っ
て、このようなスイッチング信号に応じてインバータ1
6のスイッチング動作を実行させることにより、図示し
ない電力源、例えば車載の電池からインバータ16に供
給される直流電力を電流指令に応じた交流電流に変換し
モータ10に供給することができる。このような電流制
御の結果、モータ10の出力トルクは、上位の制御装置
において決定されたトルク指令に相当する値となる。
The PWM control unit 14 compares the voltage command with a carrier having a predetermined waveform to obtain pulse width modulation (PW).
M) generated switching signal. The inverter 16 provided in the subsequent stage of the PWM control unit 14 is composed of a predetermined number of switching elements, and these switching elements switch according to the switching signal supplied from the PWM control unit 14. Here, the voltage command is generated according to the current command, and the switching signal is generated according to the voltage command. Therefore, the inverter 1 responds to such a switching signal.
By executing the switching operation of 6, the DC power supplied to the inverter 16 from a power source (not shown), for example, a vehicle-mounted battery can be converted into an AC current according to the current command and supplied to the motor 10. As a result of such current control, the output torque of the motor 10 becomes a value corresponding to the torque command determined by the host control device.

【0017】この実施例においては、モータ10の回転
子の位置及び速度を推定するオブザーバとして位置・速
度推定器18が用いられている。位置・速度推定器18
は、位置及び速度の推定に当たって、まず、電流センサ
20及び電圧センサ22によりモータ10の電流及び電
圧を検出し、その結果である検出電流及び検出電圧を入
力する。但し、検出電流に代え、あるいは共に、電流制
御部12から電圧指令を入力するようにしてもよい。位
置・速度推定器18は、検出電流(又は電圧指令)及び
検出電圧を(γ,δ)座標系での値と見なして、あるい
は(d,q)座標系から(γ,δ)座標系に変換した上
で、前掲論文に示されるアルゴリズムを実行し、回転子
の位置及び速度を推定する。位置・速度推定器18によ
り得られる回転子の位置推定値θ(n+1)及び速度
推定値θ (n+1)は、位置・速度変化制限器24
を介して電流制御部12に入力される。電流制御部12
は、位置推定値θ(n+1)及び速度推定値θ
(n+1)を用いて電流指令を回転子に固定の座標
系から静止座標系に変換すると共に、電流センサ20に
より得られる検出電流と上位の制御装置から入力される
電流指令とを比較することにより電流指令値の変化を検
出し、その結果に基づき電圧指令を発生させる。
In this embodiment, the position / speed estimator 18 is used as an observer for estimating the position and speed of the rotor of the motor 10. Position / velocity estimator 18
In estimating the position and velocity, first, the current and voltage of the motor 10 are detected by the current sensor 20 and the voltage sensor 22, and the detected current and detected voltage that are the results are input. However, a voltage command may be input from the current controller 12 instead of or in addition to the detected current. The position / speed estimator 18 regards the detected current (or voltage command) and the detected voltage as values in the (γ, δ) coordinate system, or changes from the (d, q) coordinate system to the (γ, δ) coordinate system. After the conversion, the algorithm shown in the above-mentioned paper is executed to estimate the position and speed of the rotor. The rotor position estimation value θ M (n + 1) and the speed estimation value θ · M (n + 1) obtained by the position / velocity estimator 18 are given by the position / velocity change limiter 24.
Is input to the current control unit 12 via. Current control unit 12
Is the estimated position value θ M (n + 1) and the estimated speed value θ
The current command is converted from the coordinate system fixed to the rotor to the stationary coordinate system by using M (n + 1), and the detected current obtained by the current sensor 20 is compared with the current command input from the host controller. Thus, the change in the current command value is detected, and the voltage command is generated based on the result.

【0018】この実施例が特徴としているのは、位置・
速度変化制限器24及び負荷トルク推定器26である。
位置・速度変化制限器24は、位置・速度推定器18に
より得られる時刻n+1での位置推定値θ(n+1)
及び速度推定値θ (n+1)が、時刻nでの位置推
定値θ(n)及び速度推定値θ (n)に比べ、大
きく変化している場合に、当該変化を基準位置変化量及
び基準速度変化量に制限する。負荷トルク推定器26
は、モータ10の負荷トルクTを推定するオブザーバ
であり、推定結果に基づき位置・速度変化制限器24に
基準位置変化量及び基準速度変化量を設定する。
This embodiment is characterized by the position
A speed change limiter 24 and a load torque estimator 26.
The position / speed change limiter 24 calculates the position estimated value θ M (n + 1) at the time n + 1 obtained by the position / speed estimator 18.
And the estimated speed value θ · M (n + 1) are significantly different from the estimated position value θ M (n) and the estimated speed value θ · M (n) at time n, the change is referred to as the reference position. Limit to the amount of change and reference speed change. Load torque estimator 26
Is an observer for estimating the load torque TL of the motor 10, and sets the reference position change amount and the reference speed change amount in the position / speed change limiter 24 based on the estimation result.

【0019】図2には、この実施例における負荷トルク
推定器26の動作が示されている。この図に示されるよ
うに、負荷トルク推定器26は、まず、時刻n−1及び
nにおいて位置・速度推定器18により得られた速度推
定値θ (n−1)及びθ (n)に基づき、
FIG. 2 shows the operation of the load torque estimator 26 in this embodiment. As shown in this figure, the load torque estimator 26 firstly estimates the speed values θ · M (n−1) and θ · M (n−1) obtained by the position / speed estimator 18 at times n−1 and n. n)

【数8】 の演算を行い、時刻nにおける瞬時回転角加速度θ・・
(n)を求める(100)。負荷トルク推定器26
は、次に、モータ10の出力トルクTを検出電流や電
流指令から求めた上で、瞬時回転角加速度θ
・・ (n)、出力トルクT及び既知の車両慣性Jに
基づき
(Equation 8) It performs a computation of the instantaneous rotation angle acceleration θ ·· at time n
Determine M (n) (100). Load torque estimator 26
Next, after obtaining the output torque T M of the motor 10 from the detected current and the current command, the instantaneous rotational angular acceleration θ
.. Based on M (n), output torque T M, and known vehicle inertia J

【数9】 の演算を行い、時刻nにおける瞬時負荷トルクT
(n)を求める(102)。出力トルクTを求める
際には、応答性を高める点では、検出電流を用いるのが
好ましい。負荷トルク推定器26は、さらに、
[Equation 9] Of the instantaneous load torque T at time n
L (n) is calculated (102). When obtaining the output torque T M , it is preferable to use the detected current in order to improve the responsiveness. The load torque estimator 26 further includes

【数10】 の式に基づく移動平均演算により、時刻nにおける平均
負荷トルクT (n)を求める(104)。平均期間
kは、電流センサ20の電気的時定数(例えば数マイク
ロ秒〜数ミリ秒)より十分長い時間(例えば0.1秒〜
数秒)に設定する。
[Equation 10] The average load torque T - L (n) at time n is obtained by the moving average calculation based on the equation (104). The averaging period k is a time period (e.g., 0.1 seconds to) that is sufficiently longer than the electrical time constant of the current sensor 20 (e.g., several microseconds to several milliseconds).
(Several seconds).

【0020】負荷トルク推定器26は、このようにして
求めた平均負荷トルクT (n)を利用し、式(9)
とは逆の演算にて基準角加速度θ・・ refを設定する
(106)。すなわち、次の演算
The load torque estimator 26 uses the average load torque T - L (n) thus obtained, and formula (9)
The reference angular acceleration θ ·· ref is set by the calculation opposite to (106). That is, the next operation

【数11】 を実行する。負荷トルク推定器26は、得られた基準角
加速度θ・・ refの他、時刻nにおける速度推定値θ
(n)を用いて、
[Equation 11] To execute. The load torque estimator 26, in addition to the obtained reference angular acceleration theta · · ref, the speed estimated value at time n theta
· M (n) using a,

【数12】 の演算を行い基準位置変化量Δθref及び基準速度変
化量Δθ refを設定する(108)。
(Equation 12) Then, the reference position change amount Δθ ref and the reference speed change amount Δθ · ref are set (108).

【0021】図3には、位置・速度変化制限器24の動
作が示されている。この図に示されるように、位置・速
度変化制限器24は、時刻n+1における位置推定値θ
(n+1)及び速度推定値θ (n+1)と時刻n
における位置推定値θ(n)及び速度推定値θ
(n)との差、すなわち
FIG. 3 shows the operation of the position / speed change limiter 24. As shown in this figure, the position / speed change limiter 24 uses the position estimation value θ at time n + 1.
M (n + 1) and estimated speed value θ · M (n + 1) and time n
Position estimation value θ M (n) and velocity estimation value θ
- the difference between M (n), that is

【数13】 で示されるΔθ及びΔθ を求め、あるいは位置・
速度推定器18から入力した上で、これらとΔθref
及びΔθ refとの差の絶対値を、微小値ε又はε
とそれぞれ比較する(200,202)。ε及びε
は共に正の値であり、モータ10の出力トルクT
効率への影響を考慮して決定しておく。ステップ200
における比較の結果、
(Equation 13) Δθ M and Δθ · M shown in
After inputting from the speed estimator 18, these and Δθ ref
And the absolute value of the difference between Δθ · ref and the small value ε 1 or ε
2 and 200 respectively (200, 202). ε 1 and ε
Both 2 are positive values, and are determined in consideration of the output torque T M of the motor 10 and the influence on the efficiency. Step 200
The result of the comparison in

【数14】 が成立した場合には、変化量Δθが大きいと見なせる
ため、位置・速度変化制限器24は位置推定値θ
(n)に対する位置推定値θ(n+1)の変化量を
Δθrefに制限すべく
[Equation 14] If it is determined that the change amount Δθ M is large, the position / speed change limiter 24 uses the position estimated value θ.
To limit the amount of change in the position estimation value θ M (n + 1) with respect to M (n) to Δθ ref

【数15】 の処理を実行する(204)。ステップ202における
比較の結果、
(Equation 15) The process of is executed (204). The result of the comparison in step 202,

【数16】 が成立した場合には、変化量Δθ が大きいと見なせ
るため、速度推定値θ (n)に対する速度推定値θ
(n+1)の変化量をΔθ refに制限すべく
[Equation 16] When the above condition holds, it can be considered that the amount of change Δθ · M is large, and therefore, the estimated speed value θ with respect to the estimated speed value θ · M (n) is
・ To limit the amount of change in M (n + 1) to Δθ ref

【数17】 の処理を実行する(206)。このようにして、所定条
件下で変化量の制限を受けた位置推定値θ(n+1)
及び速度推定値θ (n+1)は、電流制御部12に
供給され制御に使用されると共に、後の時刻についての
処理のため位置・速度推定器18や負荷トルク推定器2
6にも供給される。
[Equation 17] The process of is executed (206). In this way, the position estimation value θ M (n + 1) whose amount of change is limited under the predetermined condition
And the estimated speed value θ · M (n + 1) are supplied to the current control unit 12 and used for control, and the position / speed estimator 18 and the load torque estimator 2 are also used for processing at a later time.
6 is also supplied.

【0022】従って、本実施例によれば、位置・速度変
化制限器24によって位置推定値θ(n+1)及び速
度推定値θ (n+1)の変化量に制限を加えるよう
にしたため、電流センサ20から出力される検出電流に
ノイズが重畳した結果位置・速度推定器18から出力さ
れる位置推定値θ(n+1)及び速度推定値θ
(n+1)が図4のような演算ミスデータとなった
場合であっても、電流制御部12に供給される位置推定
値θ(n+1)及び速度推定値θ (n+1)には
さほど大きな変化は現れず、従ってモータ10の電流制
御(トルク制御)が不安定化することがない。また、位
置・速度変化制限器24において使用される基準位置変
化量Δθref及び基準速度変化量Δθ refを、電
気自動車走行用モータ等では変動が少ないと見られる負
荷トルクTに基づき設定するようにしたため、Δθ
及びΔθ に代えてΔθref及びΔθ refを使
用しても制御の安定性は損なわれない。さらに、Δθ
ref及びΔθ refを設定するに当たって瞬時負荷
トルクT(n)ではなく平均負荷トルクT (n)
を使用し、さらにその平均期間を電流センサ20の電気
的時定数に比べ長く設定しているため、電流センサ20
の出力に重畳したノイズの影響を好適に排除できる。
Therefore, according to the present embodiment, since the position / speed change limiter 24 limits the amount of change in the position estimation value θ M (n + 1) and the speed estimation value θ · M (n + 1), the current As a result of noise being superimposed on the detection current output from the sensor 20, the position estimation value θ M (n + 1) and the speed estimation value θ output from the position / speed estimator 18
Even when M (n + 1) becomes the calculation error data as shown in FIG. 4, the position estimation value θ M (n + 1) and the speed estimation value θ · M (n + 1) supplied to the current control unit 12 are set. No significant change appears, so that the current control (torque control) of the motor 10 does not become unstable. Further, the reference position change amount Δθ ref and the reference speed change amount Δθ · ref used in the position / speed change limiter 24 are set based on the load torque T L which is considered to have little variation in the electric vehicle traveling motor or the like. Therefore, Δθ M
Also, the use of Δθ ref and Δθ · ref instead of Δθ · M does not impair the control stability. Furthermore, Δθ
In setting ref and Δθ · ref , not the instantaneous load torque T L (n) but the average load torque T L (n)
Is used and the averaging period is set longer than the electrical time constant of the current sensor 20,
It is possible to preferably eliminate the influence of noise superimposed on the output of the.

【0023】なお、以上の説明では、負荷トルク推定器
26により平均負荷トルクT (n)を推定しこれに
基づき基準位置変化量Δθref及び基準速度変化量Δ
θ refを設定しているが、平均負荷トルクT
(n)に代え瞬時負荷トルクT(n)を用いても
構わない。このような構成は、瞬時負荷トルクT
(n)の変動が小さい用途に使用できる。さらに、瞬
時負荷トルクT(n)の変動が極めて小さい用途で
は、負荷トルクTが一定であると見なして負荷トルク
推定器26を廃止し、基準位置変化量Δθref及び基
準速度変化量Δθ refを一定に設定してもよい。
In the above description, the load torque estimator 26 estimates the average load torque T - L (n), and based on this, the reference position change amount Δθ ref and the reference speed change amount Δ.
Although θ / ref is set, the average load torque T
- it may be used L instead of (n) instantaneous load torque T L (n). With such a configuration, the instantaneous load torque T
It can be used for applications where the fluctuation of L (n) is small. Further, in an application in which the fluctuation of the instantaneous load torque T L (n) is extremely small, the load torque estimator 26 is abolished because the load torque T L is considered to be constant, and the reference position change amount Δθ ref and the reference speed change amount Δθ are set. · ref 2008 may be set to a constant.

【0024】さらに、上記実施例では瞬時負荷トルクT
(n)の移動平均を求めることにより電流センサ20
の電気的時定数、従ってノイズを無視可能にしていた
が、ノイズの影響を無視可能にする方法としては、他
に、ノイズが発生していなかったと見なせる時刻n−i
にて推定した瞬時負荷トルクT(n−i)を用い、基
準位置変化量Δθref及び基準速度変化量Δθ
refを設定する方法もある。ノイズが発生していなか
ったか否かは、位置・速度変化制限器24からステップ
200及び202の判定結果として知ることができる。
Further, in the above embodiment, the instantaneous load torque T
By calculating the moving average of L (n), the current sensor 20
The electric time constant of the noise, that is, the noise can be ignored. However, as another method of making the influence of the noise ignorable, there is another method that can be regarded as the time when the noise is not generated.
Using the instantaneous load torque T L (n−i) estimated in step 1, the reference position change amount Δθ ref and the reference speed change amount Δθ ·
There is also a method of setting ref . Whether or not noise is generated can be known from the position / speed change limiter 24 as the determination result of steps 200 and 202.

【0025】また、適用対象として電気自動車の駆動系
を示したが、本発明はそれ以外の用途にも適用できる。
Although the drive system of an electric vehicle has been shown as an application target, the present invention can be applied to other uses.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現時点における角度位置又は回転角速度の推定値が前時
点における推定値に比べ基準変化量より大きく変化して
いる場合に、現時点における角度位置又は回転角速度の
推定値に誤差が生じていると見なし、前時点における推
定値に対して大きな変化が生じないよう、現時点におけ
る推定値を代替値にて置換するようにしたため、電流セ
ンサ出力へのノイズの重畳等によらず、制御状態が安定
となる。また、従来と同様、回転位置又は回転数センサ
は必要でない。
As described above, according to the present invention,
If the estimated value of the angular position or rotational angular velocity at the current time has changed more than the reference change amount compared to the estimated value at the previous time point, it is considered that there is an error in the estimated value of the angular position or rotational angular velocity at the current time. Since the estimated value at the present time is replaced with an alternative value so that the estimated value at the time does not change significantly, the control state is stable regardless of the superposition of noise on the output of the current sensor. Further, as in the conventional case, no rotational position or rotational speed sensor is required.

【0027】本発明によれば、さらに、ブラシレスモー
タの負荷トルクを推定しその結果に基づき基準変化量や
代替値を設定するようにしたため、負荷トルク変動を反
映した動作が実現され、適用範囲がより広くなる。
According to the present invention, since the load torque of the brushless motor is estimated and the reference change amount and the alternative value are set based on the result, the operation reflecting the load torque fluctuation is realized and the applicable range is increased. Get wider.

【0028】本発明によれば、また、負荷トルク推定に
当たって最近の複数時点における角度位置又は回転角速
度の推定値に基づき瞬時負荷トルクを求め、これを電流
検出の時定数に比べ長い期間に亘って平均して得られる
平均負荷トルクを基準変化量の設定に供するようにした
ため、負荷トルク推定に当たって前に求めた角度位置又
は回転角速度の推定値を利用でき、また、前に求めた角
度位置又は回転角速度の推定値に電流検出のノイズが影
響している場合であっても、この影響を平均によって排
除できる。
According to the present invention, when estimating the load torque, the instantaneous load torque is obtained on the basis of the estimated values of the angular position or the rotational angular velocity at a plurality of recent times, and this is calculated over a long period as compared with the time constant of the current detection. Since the average load torque obtained by averaging is used for setting the reference change amount, it is possible to use the estimated value of the angular position or rotational angular velocity previously obtained for load torque estimation, and the previously obtained angular position or rotational speed. Even if the noise of current detection influences the estimated value of the angular velocity, this influence can be eliminated by averaging.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るシステムの構成を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a system according to an embodiment of the present invention.

【図2】この実施例における負荷トルク推定動作の流れ
を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of a load torque estimation operation in this embodiment.

【図3】この実施例における位置・速度変化制限動作の
流れを示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of a position / speed change limiting operation in this embodiment.

【図4】従来の問題点を示す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram showing a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 モータ 12 電流制御部 18 位置・速度推定器 20 電流センサ 24 位置・速度変化制限器 26 負荷トルク推定器 n 時刻 k 平均期間 J 車両慣性 T モータの出力トルク T(n) 時刻nにおける(瞬時)負荷トルク T (n) 時刻nにおける平均負荷トルク θ(n) 時刻nにおける位置推定値 θ (n) 時刻nにおける速度推定値 θ・・ (n) 時刻nにおける瞬時角加速度 θ・・r ef 基準角加速度 Δθref 基準位置変化量 Δθ ref 基準速度変化量 Δθ 位置推定値の変化量 Δθ 速度推定値の変化量 ε,ε 微小値10 motor 12 current control unit 18 position / speed estimator 20 current sensor 24 position / speed change limiter 26 load torque estimator n time k average period J vehicle inertia T M motor output torque T L (n) at time n ( Instantaneous) Load torque T - L (n) Average load torque at time n θ M (n) Position estimation value at time n θ · M (n) Speed estimation value at time n θ ·· M (n) Instant at time n angular acceleration theta · · r ef reference angular acceleration [Delta] [theta] ref reference position change amount [Delta] [theta] · ref variation epsilon 1 of the reference speed variation [Delta] [theta] M variation [Delta] [theta] · M estimated speed of the position estimate, epsilon 2 minute value

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ブラシレスモータの回転子の角度位置及
び/又は回転角速度を、当該ブラシレスモータに流れる
電流の検出値に基づき推定するステップと、推定した角
度位置及び/又は回転角速度に基づき上記電流を制御す
るステップとを、所定周期毎に繰り返し実行する制御方
法において、 現時点における角度位置又は回転角速度の推定値が前時
点における推定値に比べ基準変化量より大きく変化して
いるか否かを判定するステップと、 大きく変化していると判定された場合に、現時点におけ
る角度位置又は回転角速度の推定値に誤差が生じている
と見なし、前時点における推定値に対して大きな変化が
生じないよう、現時点における推定値を代替値にて置換
し上記電流の制御に使用させるステップとを、 上記周期毎に繰り返し実行することを特徴とする制御方
法。
1. A step of estimating an angular position and / or a rotational angular velocity of a rotor of a brushless motor based on a detected value of a current flowing in the brushless motor, and a step of estimating the current based on the estimated angular position and / or the rotational angular velocity. And a step of determining whether or not the estimated value of the angular position or the rotational angular velocity at the current time point is larger than the reference change amount compared to the estimated value at the previous time point in the control method of repeatedly executing the controlling step and the predetermined step. If it is determined that there is a large change, it is considered that there is an error in the estimated value of the angular position or rotational angular velocity at the current time, and the current value is estimated so that there is no significant change in the estimated value at the previous time. Replacing the estimated value with an alternative value and using it for controlling the current described above may be repeated for each cycle. And a control method characterized by:
【請求項2】 請求項1記載の制御方法において、 上記ブラシレスモータの負荷トルクを推定するステップ
と、 推定した負荷トルクに基づき角度位置及び/又は回転角
速度の基準変化量を設定するステップと、 前時点における推定値に基準変化量を加えた値を上記代
替値に設定するステップとを、 上記周期毎に繰り返し実行することを特徴とする制御方
法。
2. The control method according to claim 1, wherein a step of estimating a load torque of the brushless motor, a step of setting a reference change amount of an angular position and / or a rotational angular velocity based on the estimated load torque, And a step of setting a value obtained by adding a reference change amount to an estimated value at a time point as the alternative value, repeatedly performing the cycle every cycle.
【請求項3】 請求項2記載の制御方法において、 上記ブラシレスモータの負荷トルクを推定する際、まず
最近の複数時点における角度位置又は回転角速度の推定
値に基づき当該ブラシレスモータの瞬時負荷トルクを求
め、求めた瞬時負荷トルクを電流検出の時定数に比べ長
い期間に亘って平均して平均負荷トルクを求め、求めた
平均負荷トルクを基準変化量の設定に供することを特徴
とする制御方法。
3. The control method according to claim 2, wherein when estimating the load torque of the brushless motor, first, the instantaneous load torque of the brushless motor is obtained based on the estimated values of the angular position or the rotational angular velocity at a plurality of recent times. A control method characterized in that the obtained instantaneous load torque is averaged over a period longer than the time constant of current detection to obtain an average load torque, and the obtained average load torque is used for setting a reference change amount.
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