JPH08136408A - ダイナモメータ - Google Patents
ダイナモメータInfo
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- JPH08136408A JPH08136408A JP6274131A JP27413194A JPH08136408A JP H08136408 A JPH08136408 A JP H08136408A JP 6274131 A JP6274131 A JP 6274131A JP 27413194 A JP27413194 A JP 27413194A JP H08136408 A JPH08136408 A JP H08136408A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 軸トルク制御の応答性を高めながら高い精度
と高い安定性のトルク制御を得る。 【構成】 駆動側電動機の軸トルク指令をその電流−ト
ルク特性の逆伝達関数で電流制御系ＡＣＲの電流指令に
するトルクー電流変換部１を設けることで高速応答を得
る。トルク制御系ＡＴＲの軸トルク指令は、入力軸の伝
達関数を持つ軸トルク指令補正部２を通すことでねじれ
振動による系の不安定を無くし、かつトルク制御の精度
を確保する。ブロック７で速度制御される動力吸収側電
動機に対しても電動機の電流−トルク特性の逆伝達関数
で電流制御系ＡＣＲの電流指令にするトルクー電流変換
部５を設けることで動力吸収側にも吸収トルクの高速応
答を得る。出力軸変換部４は、軸トルク指令を動力吸収
側電動機の出力軸でのトルクに変換する。加速トルク補
正部６は、加速による軸トルクを補正する。
と高い安定性のトルク制御を得る。 【構成】 駆動側電動機の軸トルク指令をその電流−ト
ルク特性の逆伝達関数で電流制御系ＡＣＲの電流指令に
するトルクー電流変換部１を設けることで高速応答を得
る。トルク制御系ＡＴＲの軸トルク指令は、入力軸の伝
達関数を持つ軸トルク指令補正部２を通すことでねじれ
振動による系の不安定を無くし、かつトルク制御の精度
を確保する。ブロック７で速度制御される動力吸収側電
動機に対しても電動機の電流−トルク特性の逆伝達関数
で電流制御系ＡＣＲの電流指令にするトルクー電流変換
部５を設けることで動力吸収側にも吸収トルクの高速応
答を得る。出力軸変換部４は、軸トルク指令を動力吸収
側電動機の出力軸でのトルクに変換する。加速トルク補
正部６は、加速による軸トルクを補正する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、動力伝達装置を供試体
とするダイナモメータに係り、特に供試体の駆動装置を
軸トルク制御し、供試体の動力吸収装置を慣性制御や速
度制御する場合の軸トルク制御に関する。
とするダイナモメータに係り、特に供試体の駆動装置を
軸トルク制御し、供試体の動力吸収装置を慣性制御や速
度制御する場合の軸トルク制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のダイナモメータは、例えば、自
動車の変速機試験、さらには差動歯車機構等も含めた動
力伝達装置の試験には、電動機を駆動装置として変速機
等を駆動し、変速機の出力軸や駆動輪に動力吸収装置と
しての電動機やフライホイールを結合し、変速機や動力
伝達系の各種性能試験を行う。
動車の変速機試験、さらには差動歯車機構等も含めた動
力伝達装置の試験には、電動機を駆動装置として変速機
等を駆動し、変速機の出力軸や駆動輪に動力吸収装置と
しての電動機やフライホイールを結合し、変速機や動力
伝達系の各種性能試験を行う。
【０００３】このようなダイナモメータの基本的なシス
テム構成は、図４に示すようになる。供試体Ｓの入力軸
には駆動装置として電動機Ｍ1とトルクメータＴＭ1が結
合され、供試体Ｓの出力軸には動力吸収装置として電動
機Ｍ2とフライホイールＦＷ及びその間にトルクメータ
ＴＭ2が結合される。
テム構成は、図４に示すようになる。供試体Ｓの入力軸
には駆動装置として電動機Ｍ1とトルクメータＴＭ1が結
合され、供試体Ｓの出力軸には動力吸収装置として電動
機Ｍ2とフライホイールＦＷ及びその間にトルクメータ
ＴＭ2が結合される。
【０００４】なお、動力吸収装置は、供試体の種類によ
り複数に分離構成される場合もあるが、システム構成的
には等価になる。
り複数に分離構成される場合もあるが、システム構成的
には等価になる。
【０００５】このシステム構成において、駆動装置を軸
トルク制御する場合の等価ブロックは、図５に示すよう
になる。すなわち、電動機Ｍ1はＰＩ演算する軸トルク
制御系ＡＴＲのマイナループに電流制御系ＡＣＲを持
つ。なお、図中の各記号は、以下のとおりである。
トルク制御する場合の等価ブロックは、図５に示すよう
になる。すなわち、電動機Ｍ1はＰＩ演算する軸トルク
制御系ＡＴＲのマイナループに電流制御系ＡＣＲを持
つ。なお、図中の各記号は、以下のとおりである。
【０００６】 Ｇ1（Ｓ）：電流制御系の伝達関数、 Ｇ2（Ｓ）：電動機Ｍ1の電流入力に対するトルク出力の伝達関数、 τpset：電動機Ｍ1のトルク設定値 τ1：電動機Ｍ1の駆動トルク、 τ2：電動機Ｍ2の吸収トルク、 τP：供試体の駆動軸トルク、 Ｊ1：電動機Ｍ1の慣性モーメント、 Ｊ2：動力吸収装置（Ｍ2＋ＦＷ）の慣性モーメント、 ＫS：供試体のバネ定数、 Ｃm：供試体の減衰係数、 ω1：駆動装置の角速度 ω2：動力吸収装置の角速度 Ｔ1：軸トルク制御系の時定数 ＴD1：検出系の時定数 Ｓ：ラプラス演算子 上記の基本制御ブロックの他に、軸トルク制御の応答性
を向上させるため、実開平２−１３３１９８号公報で提
案されるように、トルク指令にある係数を乗じたものを
電流制御系ＡＣＲの電流指令ＩSに加算する方法があ
る。
を向上させるため、実開平２−１３３１９８号公報で提
案されるように、トルク指令にある係数を乗じたものを
電流制御系ＡＣＲの電流指令ＩSに加算する方法があ
る。
【０００７】また、特開平３−２５６１０１号公報で提
案されるように、電動機Ｍ1の制御系のマイナループに
駆動トルク制御系も追加することで軸トルク制御の応答
性を向上させる方法、さらには電動機Ｍ2の速度制御系
の中に電動機Ｍ1の軸トルク設定から演算したトルク分
を加算補正する方法がある。
案されるように、電動機Ｍ1の制御系のマイナループに
駆動トルク制御系も追加することで軸トルク制御の応答
性を向上させる方法、さらには電動機Ｍ2の速度制御系
の中に電動機Ｍ1の軸トルク設定から演算したトルク分
を加算補正する方法がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の軸トルク制御方
式では、駆動装置側の電動機Ｍ1の慣性Ｊ1と動力吸収装
置側の慣性Ｊ2の影響を受けること、さらに電動機Ｍ2が
速度制御の場合のその応答時間による影響を受けること
から、軸トルク制御の応答に２〜３秒の大きな遅れを生
じ、適切にチューニングする場合でも０.７〜１.０秒が
限界であった。
式では、駆動装置側の電動機Ｍ1の慣性Ｊ1と動力吸収装
置側の慣性Ｊ2の影響を受けること、さらに電動機Ｍ2が
速度制御の場合のその応答時間による影響を受けること
から、軸トルク制御の応答に２〜３秒の大きな遅れを生
じ、適切にチューニングする場合でも０.７〜１.０秒が
限界であった。
【０００９】例えば、図６に示す簡素化したシステムモ
デルにおいて、電動機Ｍ2が無制御の場合、トルクメー
タＴＭの軸トルクτPは、電動機Ｍ1の軸トルクτ1との
間に次の関係、
デルにおいて、電動機Ｍ2が無制御の場合、トルクメー
タＴＭの軸トルクτPは、電動機Ｍ1の軸トルクτ1との
間に次の関係、
【００１０】
【数１】
【００１１】τ3：電動機Ｍ2のメカロス（≒０） があり、慣性Ｊ1、Ｊ2による影響を受ける。仮に、Ｊ1
＝Ｊ2の場合では、τP＝τ1／２となり、目標の半分の
軸トルクしか発生しない。このトルクの不足は、トルク
制御系によって補償されるが、この遅れが応答性の低下
になる。
＝Ｊ2の場合では、τP＝τ1／２となり、目標の半分の
軸トルクしか発生しない。このトルクの不足は、トルク
制御系によって補償されるが、この遅れが応答性の低下
になる。
【００１２】次に、簡素化したシステムモデルで電動機
Ｍ2が速度制御（ＡＳＲ）される場合、軸トルクτPは次
の関係、
Ｍ2が速度制御（ＡＳＲ）される場合、軸トルクτPは次
の関係、
【００１３】
【数２】
【００１４】ω1：角速度 があり、安定した状態ではτP＝τ1となる。ここで、τ
1を変化させた場合、電動機Ｍ2の速度制御系に外乱トル
クが発生し、角速度ω1が変化する。これに伴って、τP
＝τ1の関係がくずれ、目標とする軸トルクτPが得られ
ず、速度制御が安定した後にτP＝τ1となる。
1を変化させた場合、電動機Ｍ2の速度制御系に外乱トル
クが発生し、角速度ω1が変化する。これに伴って、τP
＝τ1の関係がくずれ、目標とする軸トルクτPが得られ
ず、速度制御が安定した後にτP＝τ1となる。
【００１５】このように、軸トルク制御は、速度制御系
の応答に影響を受ける関係にあり、電動機Ｍ1の軸トル
ク制御と電動機Ｍ2の速度制御は、干渉系のシステムで
あり、速度制御系の応答性の影響を受け、軸トルク制御
の応答も０.７〜１.０秒以上に高めることが困難であっ
た。
の応答に影響を受ける関係にあり、電動機Ｍ1の軸トル
ク制御と電動機Ｍ2の速度制御は、干渉系のシステムで
あり、速度制御系の応答性の影響を受け、軸トルク制御
の応答も０.７〜１.０秒以上に高めることが困難であっ
た。
【００１６】本発明の目的は、軸トルク制御の応答性を
高めながら高い精度と高い安定性のトルク制御を得るダ
イナモメータを提供することにある。
高めながら高い精度と高い安定性のトルク制御を得るダ
イナモメータを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、マイナループに電流制御系を有するトル
ク制御系により軸トルク制御される電動機により供試体
を駆動する駆動装置と、前記供試体からの動力を慣性負
荷として吸収する動力吸収装置とを備えたダイナモメー
タにおいて、前記電動機の電流−トルク特性の逆伝達関
数を持ち、前記トルク制御系の軸トルク指令を電流指令
に変換し、前記トルク制御系の出力に加えて前記電流制
御系の電流指令とするトルクー電流変換部と、前記電動
機から動力吸収装置までのトルク伝達関数を持ち、前記
軸トルク指令を補正して前記トルク制御系の軸トルク指
令とする軸トルク指令補正部と、前記軸トルク指令に前
記駆動装置の慣性Ｊ1と動力吸収装置の慣性Ｊ2の比Ｊ1
／Ｊ2を乗じて該軸トルク指令に加え、前記トルクー電
流変換部の軸トルク指令とする慣性比補正部とを備えた
ことを特徴とする。
決を図るため、マイナループに電流制御系を有するトル
ク制御系により軸トルク制御される電動機により供試体
を駆動する駆動装置と、前記供試体からの動力を慣性負
荷として吸収する動力吸収装置とを備えたダイナモメー
タにおいて、前記電動機の電流−トルク特性の逆伝達関
数を持ち、前記トルク制御系の軸トルク指令を電流指令
に変換し、前記トルク制御系の出力に加えて前記電流制
御系の電流指令とするトルクー電流変換部と、前記電動
機から動力吸収装置までのトルク伝達関数を持ち、前記
軸トルク指令を補正して前記トルク制御系の軸トルク指
令とする軸トルク指令補正部と、前記軸トルク指令に前
記駆動装置の慣性Ｊ1と動力吸収装置の慣性Ｊ2の比Ｊ1
／Ｊ2を乗じて該軸トルク指令に加え、前記トルクー電
流変換部の軸トルク指令とする慣性比補正部とを備えた
ことを特徴とする。
【００１８】また、本発明は、マイナループに電流制御
系を有するトルク制御系により軸トルク制御される駆動
側電動機により供試体を駆動する駆動装置と、マイナル
ープに電流制御系を有する速度制御系により速度制御さ
れる動力吸収側電動機により供試体からの動力を吸収す
る動力吸収装置とを備えたダイナモメータにおいて、前
記駆動側電動機の電流−トルク特性の逆伝達関数を持
ち、前記トルク制御系の軸トルク指令を電流指令に変換
し、前記トルク制御系の出力に加えて前記電流制御系の
電流指令とする第１のトルクー電流変換部と、前記駆動
側電動機から動力吸収装置までのトルク伝達関数を持
ち、前記軸トルク指令を補正して前記トルク制御系の軸
トルク指令とする軸トルク指令補正部と、前記駆動側電
動機の駆動トルクに対する動力吸収側電動機の吸収トル
クの換算特性の伝達関数を持ち、前記軸トルク指令から
動力吸収側電動機の吸収トルクを算定する出力軸換算部
と、前記動力吸収側電動機の電流−トルク特性の逆伝達
関数を持ち、前記出力軸換算部を通した軸トルク指令を
電流指令に変換し、前記速度制御系の出力に加えて前記
動力吸収側電流制御系の電流指令とする第２のトルクー
電流変換部と、前記速度制御系の速度指令の変化率に前
記駆動装置側電動機の慣性Ｊ1を乗じて前記軸トルク指
令に加え、前記第１のトルクー電流変換部の軸トルク指
令とする加速トルク補正部とを備えたことを特徴とす
る。
系を有するトルク制御系により軸トルク制御される駆動
側電動機により供試体を駆動する駆動装置と、マイナル
ープに電流制御系を有する速度制御系により速度制御さ
れる動力吸収側電動機により供試体からの動力を吸収す
る動力吸収装置とを備えたダイナモメータにおいて、前
記駆動側電動機の電流−トルク特性の逆伝達関数を持
ち、前記トルク制御系の軸トルク指令を電流指令に変換
し、前記トルク制御系の出力に加えて前記電流制御系の
電流指令とする第１のトルクー電流変換部と、前記駆動
側電動機から動力吸収装置までのトルク伝達関数を持
ち、前記軸トルク指令を補正して前記トルク制御系の軸
トルク指令とする軸トルク指令補正部と、前記駆動側電
動機の駆動トルクに対する動力吸収側電動機の吸収トル
クの換算特性の伝達関数を持ち、前記軸トルク指令から
動力吸収側電動機の吸収トルクを算定する出力軸換算部
と、前記動力吸収側電動機の電流−トルク特性の逆伝達
関数を持ち、前記出力軸換算部を通した軸トルク指令を
電流指令に変換し、前記速度制御系の出力に加えて前記
動力吸収側電流制御系の電流指令とする第２のトルクー
電流変換部と、前記速度制御系の速度指令の変化率に前
記駆動装置側電動機の慣性Ｊ1を乗じて前記軸トルク指
令に加え、前記第１のトルクー電流変換部の軸トルク指
令とする加速トルク補正部とを備えたことを特徴とす
る。
【００１９】
（第１の発明）電動機のトルク制御には、軸トルク指令
から電動機の電流−トルク特性の逆伝達関数を通して電
流制御系の電流指令とし、軸トルク指令の変化に対して
フィードフォワード制御により電動機の出力トルクに高
速応答を得る。
から電動機の電流−トルク特性の逆伝達関数を通して電
流制御系の電流指令とし、軸トルク指令の変化に対して
フィードフォワード制御により電動機の出力トルクに高
速応答を得る。
【００２０】この高速応答のトルク制御では、本質的に
ねじり振動系である入力軸トルク制御系の応答性が高い
ときに必要以上の駆動力でオーバーシュートが発生する
のを、軸トルク指令補正部により補正した軸トルク指令
をトルク制御系に与えることでオーバーシュートによる
振動を抑える。
ねじり振動系である入力軸トルク制御系の応答性が高い
ときに必要以上の駆動力でオーバーシュートが発生する
のを、軸トルク指令補正部により補正した軸トルク指令
をトルク制御系に与えることでオーバーシュートによる
振動を抑える。
【００２１】慣性比補正部は、軸トルク指令に対する制
御が駆動側慣性Ｊ1及び動力吸収側慣性Ｊ2による影響で
トルクが不足するのを応答遅れ無しに補償する。
御が駆動側慣性Ｊ1及び動力吸収側慣性Ｊ2による影響で
トルクが不足するのを応答遅れ無しに補償する。
【００２２】（第２の発明）動力吸収装置側の電動機が
速度制御される場合、駆動装置側の軸トルク制御はフィ
ードフォワード制御を行うと共に、動力吸収側電動機も
その電流−トルク特性の逆伝達関数及び出力軸換算の伝
達関数を通してフィードフォワード制御する。
速度制御される場合、駆動装置側の軸トルク制御はフィ
ードフォワード制御を行うと共に、動力吸収側電動機も
その電流−トルク特性の逆伝達関数及び出力軸換算の伝
達関数を通してフィードフォワード制御する。
【００２３】これにより、軸トルク指令の変化に対して
動力吸収側電動機の吸収トルクに高速応答を得る。この
とき、駆動側電動機と動力吸収側電動機とで同時に同じ
値のトルクを逆方向に発生することで、駆動側と吸収側
との間で系の速度変化が発生するのを無くし、動力吸収
側電動機のメジャーループになる速度制御系に対して非
干渉の軸トルク制御を得る。
動力吸収側電動機の吸収トルクに高速応答を得る。この
とき、駆動側電動機と動力吸収側電動機とで同時に同じ
値のトルクを逆方向に発生することで、駆動側と吸収側
との間で系の速度変化が発生するのを無くし、動力吸収
側電動機のメジャーループになる速度制御系に対して非
干渉の軸トルク制御を得る。
【００２４】加速トルク補正部は、動力吸収側電動機の
速度指令を変化させたときに発生する駆動側電動機の慣
性によるトルク分を駆動側自身で補償する。
速度指令を変化させたときに発生する駆動側電動機の慣
性によるトルク分を駆動側自身で補償する。
【００２５】
（第１の実施例）図１は、本発明の一実施例を示す回路
図であり、電動機Ｍ2を無制御又は定トルク制御とし、
動力吸収装置が慣性負荷に相当する場合である。
図であり、電動機Ｍ2を無制御又は定トルク制御とし、
動力吸収装置が慣性負荷に相当する場合である。
【００２６】本実施例が図５と異なる部分は、演算要素
１〜３を追加した点にある。
１〜３を追加した点にある。
【００２７】トルク−電流変換部１は、電動機Ｍ1が持
つ電流−トルク特性の逆伝達関数（演算又はテーブルデ
ータから得る）を持ち、軸トルク指令τpsetを電流指令
ＩS1に直接に変換し、これをトルク制御系ＡＴＲからの
電流指令ＩS2に加算して電流制御系ＡＣＲの電流指令Ｉ
Sとする。
つ電流−トルク特性の逆伝達関数（演算又はテーブルデ
ータから得る）を持ち、軸トルク指令τpsetを電流指令
ＩS1に直接に変換し、これをトルク制御系ＡＴＲからの
電流指令ＩS2に加算して電流制御系ＡＣＲの電流指令Ｉ
Sとする。
【００２８】これにより、軸トルク指令τpsetの変化に
対しては、トルク制御系ＡＴＲや検出系の応答遅れを介
することなく、電流制御系ＡＣＲの高速応答によって軸
トルクτPを電動機Ｍ1に発生させる。このとき、トルク
制御は、トルク−電流変換部１を通したフィードフォワ
ード制御により高速応答を得、トルク制御系ＡＴＲはト
ルク制御の定常誤差を無くし、トルク精度を高めるため
の補正ループになる。
対しては、トルク制御系ＡＴＲや検出系の応答遅れを介
することなく、電流制御系ＡＣＲの高速応答によって軸
トルクτPを電動機Ｍ1に発生させる。このとき、トルク
制御は、トルク−電流変換部１を通したフィードフォワ
ード制御により高速応答を得、トルク制御系ＡＴＲはト
ルク制御の定常誤差を無くし、トルク精度を高めるため
の補正ループになる。
【００２９】軸トルク指令補正部２は、入力軸トルク系
の伝達関数Ｇ3（Ｓ）を有して軸トルク指令τpsetを補
正し、トルク制御系ＡＴＲの軸トルク指令τP＊を得
る。
の伝達関数Ｇ3（Ｓ）を有して軸トルク指令τpsetを補
正し、トルク制御系ＡＴＲの軸トルク指令τP＊を得
る。
【００３０】この軸トルク指令補正部２による補正は、
本質的にねじり振動系である入力軸トルク制御系の応答
性が高いときに必要以上の駆動力でオーバーシュートが
発生するのを抑え、系の振動を抑制する。
本質的にねじり振動系である入力軸トルク制御系の応答
性が高いときに必要以上の駆動力でオーバーシュートが
発生するのを抑え、系の振動を抑制する。
【００３１】この軸トルク指令補正は、トルクー電流変
換部１により高速の駆動力発生を得る場合に有効とな
る。この理由を以下に説明する。
換部１により高速の駆動力発生を得る場合に有効とな
る。この理由を以下に説明する。
【００３２】図１において、軸トルク指令τpsetは、ト
ルクー電流変換部１を経て電流指令ＩS1に直接に変換さ
れるが、軸トルク指令補正部２の伝達関数Ｇ3（Ｓ）＝
１ではトルク制御系ＡＴＲの補正ループからは軸トルク
τPの検出遅れによってＫ1τpsetの値がＩS2となる。
ルクー電流変換部１を経て電流指令ＩS1に直接に変換さ
れるが、軸トルク指令補正部２の伝達関数Ｇ3（Ｓ）＝
１ではトルク制御系ＡＴＲの補正ループからは軸トルク
τPの検出遅れによってＫ1τpsetの値がＩS2となる。
【００３３】したがって、電流指令ＩS＝ＩS1＋ＩS2＝
ＩS1＋Ｋ1τpsetとなり、ＩS2が軸トルクτPの発生に必
要な電流値であれば、ＩS2＝Ｋ1τpset分は過分なもの
となる。このとき、トルク制御系ＡＴＲの補正ループ
は、その電流指令値ＩS2＝Ｋ1τpsetだけ電動機Ｍ1に大
きな駆動トルクを発生させ、軸トルクτPがオーバーシ
ュートになり、系を大きく振動させることになる。
ＩS1＋Ｋ1τpsetとなり、ＩS2が軸トルクτPの発生に必
要な電流値であれば、ＩS2＝Ｋ1τpset分は過分なもの
となる。このとき、トルク制御系ＡＴＲの補正ループ
は、その電流指令値ＩS2＝Ｋ1τpsetだけ電動機Ｍ1に大
きな駆動トルクを発生させ、軸トルクτPがオーバーシ
ュートになり、系を大きく振動させることになる。
【００３４】これを防止するために軸トルク指令補正部
２が設けられる。この補正部２は、定常状態、すなわち
Ｇ3（Ｓ）＝１では軸トルク指令τpsetと同じ値を発生
するが、過渡的には入力軸トルク系の伝達関数の遅れ要
素を含めた伝達関数Ｇ3（Ｓ）を与える。
２が設けられる。この補正部２は、定常状態、すなわち
Ｇ3（Ｓ）＝１では軸トルク指令τpsetと同じ値を発生
するが、過渡的には入力軸トルク系の伝達関数の遅れ要
素を含めた伝達関数Ｇ3（Ｓ）を与える。
【００３５】これは、軸トルク指令τpsetを変化させた
ときの系、 Ｇ01（Ｓ）→Ｇ1（Ｓ）→Ｇ2（Ｓ）→１／ＳＪ1→ＫS／
Ｓ→τP→τPd で伝達される値と同様の伝達関数Ｇ3（Ｓ）を持ち、軸
トルク指令τpsetに対して軸トルク補正部２の伝達関数
Ｇ3（Ｓ）で演算（又はテーブルデータから読み出し）
を行い、トルク制御系ＡＴＲの指令τP＊を発生する。
ときの系、 Ｇ01（Ｓ）→Ｇ1（Ｓ）→Ｇ2（Ｓ）→１／ＳＪ1→ＫS／
Ｓ→τP→τPd で伝達される値と同様の伝達関数Ｇ3（Ｓ）を持ち、軸
トルク指令τpsetに対して軸トルク補正部２の伝達関数
Ｇ3（Ｓ）で演算（又はテーブルデータから読み出し）
を行い、トルク制御系ＡＴＲの指令τP＊を発生する。
【００３６】
【数３】
【００３７】仮に、トルク−電流変換部１による制御で
誤差がなければ、この結果の検出軸トルクτPdと指令τ
p＊は等しくなり、トルク制御系ＡＴＲの出力は変化し
ない。
誤差がなければ、この結果の検出軸トルクτPdと指令τ
p＊は等しくなり、トルク制御系ＡＴＲの出力は変化し
ない。
【００３８】このように、軸トルク指令補正部２は、過
渡的な影響を除去し、定常状態でトルク−電流変換部１
による制御誤差を補正し、設定した軸トルク指令τpset
＝τP（τPd）を得、高い精度のトルク制御を可能とす
る。
渡的な影響を除去し、定常状態でトルク−電流変換部１
による制御誤差を補正し、設定した軸トルク指令τpset
＝τP（τPd）を得、高い精度のトルク制御を可能とす
る。
【００３９】次に、慣性比補正部３は、軸トルク指令τ
psetに駆動装置側の慣性Ｊ1と動力吸収装置側の慣性Ｊ2
の比を乗じて該軸トルク指令τpsetに加え、これをトル
ク−電流変換部１のトルク指令τ1set（＝τpset（１＋
Ｊ1／Ｊ2））とする。
psetに駆動装置側の慣性Ｊ1と動力吸収装置側の慣性Ｊ2
の比を乗じて該軸トルク指令τpsetに加え、これをトル
ク−電流変換部１のトルク指令τ1set（＝τpset（１＋
Ｊ1／Ｊ2））とする。
【００４０】この補正は、図６の簡素化モデルにおい
て、前記の（１）式の関係から、軸トルク指令τpsetに
慣性比補正すると、
て、前記の（１）式の関係から、軸トルク指令τpsetに
慣性比補正すると、
【００４１】
【数４】
【００４２】となり、フィードバック補償無しで、しか
もフィードフォワード制御による高速応答で目標の軸ト
ルクτPを得ることを可能にする。
もフィードフォワード制御による高速応答で目標の軸ト
ルクτPを得ることを可能にする。
【００４３】（第２の実施例）図２は、本発明の他の実
施例を示し、動力吸収装置の電動機Ｍ2を速度制御する
場合である。
施例を示し、動力吸収装置の電動機Ｍ2を速度制御する
場合である。
【００４４】同図が図１と異なる部分は、慣性比補正部
３を除き、演算要素４〜６を設けた点にある。
３を除き、演算要素４〜６を設けた点にある。
【００４５】ブロック７は、電動機Ｍ2の速度制御系を
示し、速度指令ω2setと検出角速度ω2とにより速度制
御系ＡＳＲとそのマイナループとして電流制御系ＡＣＲ
を有してフィードバック制御を行う。Ｇ4（Ｓ）は電流
制御系ＡＣＲの伝達関数、Ｇ5（Ｓ）は電動機Ｍ2の電流
−トルク伝達関数、Ｔ2とＴD2は時定数である。
示し、速度指令ω2setと検出角速度ω2とにより速度制
御系ＡＳＲとそのマイナループとして電流制御系ＡＣＲ
を有してフィードバック制御を行う。Ｇ4（Ｓ）は電流
制御系ＡＣＲの伝達関数、Ｇ5（Ｓ）は電動機Ｍ2の電流
−トルク伝達関数、Ｔ2とＴD2は時定数である。
【００４６】出力軸換算部４は、駆動トルクτ1に対す
る出力軸の吸収トルクτ2の換算特性を伝達関数Ｇ
6（Ｓ）として持ち、軸トルク指令τpsetから電動機Ｍ2
の吸収トルクτP2を算定する。
る出力軸の吸収トルクτ2の換算特性を伝達関数Ｇ
6（Ｓ）として持ち、軸トルク指令τpsetから電動機Ｍ2
の吸収トルクτP2を算定する。
【００４７】トルクー電流変換部５は、トルクー電流変
換部１と同様に、電動機Ｍ2が持つ電流−トルク特性の
逆伝達関数（演算又はテーブルデータから読み出す）を
持ち、吸収トルク指令τp2を最も応答の速い電流指令に
直接に変換し、これを電動機Ｍ2の速度制御ブロック７
の速度制御系ＡＳＲからの電流指令に加算して電流制御
系ＡＣＲの電流指令ＩSとする。
換部１と同様に、電動機Ｍ2が持つ電流−トルク特性の
逆伝達関数（演算又はテーブルデータから読み出す）を
持ち、吸収トルク指令τp2を最も応答の速い電流指令に
直接に変換し、これを電動機Ｍ2の速度制御ブロック７
の速度制御系ＡＳＲからの電流指令に加算して電流制御
系ＡＣＲの電流指令ＩSとする。
【００４８】これら出力軸換算部４とトルクー電流変換
部５により、軸トルク指令τpsetの変化に対しては、電
動機Ｍ2の速度制御系ＡＳＲや検出系の応答遅れを介す
ることなく、電流制御系ＡＣＲの高速応答によって吸収
トルクτ2を電動機Ｍ2に発生させる。このとき、ブロッ
ク７の速度制御系ＡＳＲは速度制御の定常誤差を無く
し、速度精度を高めるための補正ループになる。
部５により、軸トルク指令τpsetの変化に対しては、電
動機Ｍ2の速度制御系ＡＳＲや検出系の応答遅れを介す
ることなく、電流制御系ＡＣＲの高速応答によって吸収
トルクτ2を電動機Ｍ2に発生させる。このとき、ブロッ
ク７の速度制御系ＡＳＲは速度制御の定常誤差を無く
し、速度精度を高めるための補正ループになる。
【００４９】これにより、駆動装置側の電動機Ｍ1の駆
動トルクの高速応答に加えて、動力吸収装置側での電動
機Ｍ2の吸収トルクにも高速応答を得る。また、電動機
Ｍ2側の速度制御系ＡＳＲへの非干渉を得る。
動トルクの高速応答に加えて、動力吸収装置側での電動
機Ｍ2の吸収トルクにも高速応答を得る。また、電動機
Ｍ2側の速度制御系ＡＳＲへの非干渉を得る。
【００５０】つまり、電動機Ｍ1，Ｍ2の駆動力τ1，吸
収力τ2としては、目標軸トルクτPに必要なトルクを同
時に発生させ、｜τP｜＝｜τ1｜＝｜τ2｜となり、非
常に高速な応答で軸トルクを得ることができる。
収力τ2としては、目標軸トルクτPに必要なトルクを同
時に発生させ、｜τP｜＝｜τ1｜＝｜τ2｜となり、非
常に高速な応答で軸トルクを得ることができる。
【００５１】また、駆動側電動機Ｍ1と吸収側電動機Ｍ2
とで同時に同じ値のトルクを逆方向に発生するため、駆
動側と吸収側との間で系の速度変化が発生しない。した
がって、電動機Ｍ2のメジャーループになる速度制御系
ＡＳＲに対して、出力軸換算部４とトルクー電流変換部
５によるトルク制御が外乱となることがなく、該速度制
御系ＡＳＲに対して非干渉の軸トルク制御になる。
とで同時に同じ値のトルクを逆方向に発生するため、駆
動側と吸収側との間で系の速度変化が発生しない。した
がって、電動機Ｍ2のメジャーループになる速度制御系
ＡＳＲに対して、出力軸換算部４とトルクー電流変換部
５によるトルク制御が外乱となることがなく、該速度制
御系ＡＳＲに対して非干渉の軸トルク制御になる。
【００５２】なお、従来技術で示す特開平３−２５６１
０１号公報にも類似の制御をしている部分があるが、以
下に説明するように本実施例の方式が優れている。
０１号公報にも類似の制御をしている部分があるが、以
下に説明するように本実施例の方式が優れている。
【００５３】特開平３−２５６１０１号公報の場合、軸
トルク設定からＡＳＲ加算トルク演算部（１３）を経て
動力吸収側の速度制御系ＡＳＲのマイナループの電流指
令に軸トルク相当の信号を加算する。
トルク設定からＡＳＲ加算トルク演算部（１３）を経て
動力吸収側の速度制御系ＡＳＲのマイナループの電流指
令に軸トルク相当の信号を加算する。
【００５４】この場合、駆動側の軸トルク制御は、その
マイナループになる電流制御系ＡＣＲの外側にロードセ
ルの検出トルクによる駆動力ループを持ち、さらにその
外側に軸トルク制御ループを持つ構成としている。
マイナループになる電流制御系ＡＣＲの外側にロードセ
ルの検出トルクによる駆動力ループを持ち、さらにその
外側に軸トルク制御ループを持つ構成としている。
【００５５】これに対して、本実施例では、駆動側及び
動力吸収側の両制御には、速い応答を得るトルクー電流
変換部１、５からの電流指令に定常誤差をキャンセルす
るためのトルク制御系ＡＴＲ、速度制御系ＡＳＲの補正
ループの信号を加算する方式となり、軸トルク設定τ
psetを変化させたときに生じる電動機Ｍ1の駆動トルク
τ1と、電動機Ｍ2の吸収トルクτ2が発生するメカニズ
ムは同じ種類の伝達関数を経由するため、τ1とτ2には
同時性があり、系の振動要因が無くなる。
動力吸収側の両制御には、速い応答を得るトルクー電流
変換部１、５からの電流指令に定常誤差をキャンセルす
るためのトルク制御系ＡＴＲ、速度制御系ＡＳＲの補正
ループの信号を加算する方式となり、軸トルク設定τ
psetを変化させたときに生じる電動機Ｍ1の駆動トルク
τ1と、電動機Ｍ2の吸収トルクτ2が発生するメカニズ
ムは同じ種類の伝達関数を経由するため、τ1とτ2には
同時性があり、系の振動要因が無くなる。
【００５６】この点、特開平３−２５６１０１号公報で
は、片方（動力吸収側）が速度制御ＡＳＲ、他方（駆動
側）がＡＣＲとＡＴＲのマイナループ付きの軸トルク制
御ＡＴＲになり、両制御系に同時性が無く、軸トルク設
定を変えたときに応答時間差が生じ、トルクのアンバラ
ンスが発生して系が振動する要因を持っている。
は、片方（動力吸収側）が速度制御ＡＳＲ、他方（駆動
側）がＡＣＲとＡＴＲのマイナループ付きの軸トルク制
御ＡＴＲになり、両制御系に同時性が無く、軸トルク設
定を変えたときに応答時間差が生じ、トルクのアンバラ
ンスが発生して系が振動する要因を持っている。
【００５７】次に、加速トルク補正部６は、電動機Ｍ2
の速度指令ω2setを微分（加速度を演算）し、駆動側の
慣性Ｊ1を乗じて軸トルク指令τpsetに加算補正する。
の速度指令ω2setを微分（加速度を演算）し、駆動側の
慣性Ｊ1を乗じて軸トルク指令τpsetに加算補正する。
【００５８】この補正は、電動機Ｍ2の速度指令を変化
させたときに発生する電動機Ｍ1の慣性によるトルク分
を駆動側自身で補償し、軸トルクτPに表れるのを無く
す。
させたときに発生する電動機Ｍ1の慣性によるトルク分
を駆動側自身で補償し、軸トルクτPに表れるのを無く
す。
【００５９】この補正方式は、特開平３−２５６１０１
号公報においても示唆されるものであるが、具体的な慣
性補償部（１２）について明確に示されるものではない
し、前述のように本実施例とは駆動側と動力吸収側の制
御系構成が異なる。
号公報においても示唆されるものであるが、具体的な慣
性補償部（１２）について明確に示されるものではない
し、前述のように本実施例とは駆動側と動力吸収側の制
御系構成が異なる。
【００６０】（第３の実施例）図３は、本発明の他の実
施例を示す。本実施例は、動力吸収装置の電動機Ｍ2が
無制御の場合と速度制御の場合に応じて演算要素を切り
替える構成を示す。
施例を示す。本実施例は、動力吸収装置の電動機Ｍ2が
無制御の場合と速度制御の場合に応じて演算要素を切り
替える構成を示す。
【００６１】すなわち、本実施例では、図１の各演算要
素１〜３及び図２の演算要素４〜６を設け、これら演算
要素のうち、要素３と６の切換え及び電動機Ｍ2の速度
制御系の切り離しを、電動機Ｍ2が無制御の場合と速度
制御の場合とで切り替えて制御系に結合する。
素１〜３及び図２の演算要素４〜６を設け、これら演算
要素のうち、要素３と６の切換え及び電動機Ｍ2の速度
制御系の切り離しを、電動機Ｍ2が無制御の場合と速度
制御の場合とで切り替えて制御系に結合する。
【００６２】この切り替えには、電動機Ｍ2が無制御
（慣性負荷）の場合、切換リレーの常開接点８1を開、
常閉接点８2を閉、切換接点８3を０（電流０）側へ切り
替える。また、電動機Ｍ2が速度制御の場合にはこれら
接点が逆になる。
（慣性負荷）の場合、切換リレーの常開接点８1を開、
常閉接点８2を閉、切換接点８3を０（電流０）側へ切り
替える。また、電動機Ｍ2が速度制御の場合にはこれら
接点が逆になる。
【００６３】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、駆動装
置側電動機の軸トルク指令を該電動機の逆伝達関数から
電流指令に変換して電流制御系による制御を行い、トル
ク制御系の軸トルク指令は電動機から動力吸収装置まで
のトルク伝達関数による補正をし、軸トルク指令に駆動
装置の慣性と動力吸収装置の慣性の比を乗じて軸トルク
指令に加えるようにしたため、以下の効果がある。
置側電動機の軸トルク指令を該電動機の逆伝達関数から
電流指令に変換して電流制御系による制御を行い、トル
ク制御系の軸トルク指令は電動機から動力吸収装置まで
のトルク伝達関数による補正をし、軸トルク指令に駆動
装置の慣性と動力吸収装置の慣性の比を乗じて軸トルク
指令に加えるようにしたため、以下の効果がある。
【００６４】（１）軸トルク指令を電流指令に変換する
ことにより、軸トルク制御に高速応答を得ることができ
る。
ことにより、軸トルク制御に高速応答を得ることができ
る。
【００６５】（２）動力吸収側の慣性も含めた補正によ
り、軸トルク制御の応答性を一層向上できる。
り、軸トルク制御の応答性を一層向上できる。
【００６６】（３）トルク制御系の指令を補正すること
により、高い精度の軸トルク制御を得ると共に、オーバ
ーシュートによる振動を抑え、安定した軸トルク制御を
得ることができる。
により、高い精度の軸トルク制御を得ると共に、オーバ
ーシュートによる振動を抑え、安定した軸トルク制御を
得ることができる。
【００６７】また、本発明は、動力吸収側電動機が速度
制御される場合、駆動側電動機の軸トルクをフィードフ
ォワード制御するに加えて、軸トルク指令から動力吸収
側電動機の吸収トルクを算定し、この軸トルク指令を該
電動機の逆伝達関数から電流指令に変換して電流制御系
によるフィードフォワード制御を行い、動力吸収側電動
機の速度指令を変化させたときに発生する駆動側電動機
の慣性によるトルク分を駆動側自身で補償するようにし
たため、以下の効果がある。
制御される場合、駆動側電動機の軸トルクをフィードフ
ォワード制御するに加えて、軸トルク指令から動力吸収
側電動機の吸収トルクを算定し、この軸トルク指令を該
電動機の逆伝達関数から電流指令に変換して電流制御系
によるフィードフォワード制御を行い、動力吸収側電動
機の速度指令を変化させたときに発生する駆動側電動機
の慣性によるトルク分を駆動側自身で補償するようにし
たため、以下の効果がある。
【００６８】（４）動力吸収側電動機もその電流−トル
ク特性の逆伝達関数及び出力軸換算の伝達関数を通して
フィードフォワード制御することにより、軸トルク制御
に高速応答を得ることができる。
ク特性の逆伝達関数及び出力軸換算の伝達関数を通して
フィードフォワード制御することにより、軸トルク制御
に高速応答を得ることができる。
【００６９】（５）軸トルク指令の変化に対して駆動側
電動機と動力吸収側電動機とで同時に同じ値のトルクを
逆方向に発生することで、駆動側と吸収側との間で系の
速度変化が発生するのを無くし、動力吸収側電動機のメ
ジャーループになる速度制御系に対して非干渉の軸トル
ク制御、すなわち安定した軸トルク制御を得ることがで
きる。
電動機と動力吸収側電動機とで同時に同じ値のトルクを
逆方向に発生することで、駆動側と吸収側との間で系の
速度変化が発生するのを無くし、動力吸収側電動機のメ
ジャーループになる速度制御系に対して非干渉の軸トル
ク制御、すなわち安定した軸トルク制御を得ることがで
きる。
【００７０】（６）動力吸収側電動機の速度指令を変化
させたときに発生する駆動側電動機の慣性によるトルク
分を駆動側自身で補償することにより、安定した軸トル
ク制御を得ることができる。
させたときに発生する駆動側電動機の慣性によるトルク
分を駆動側自身で補償することにより、安定した軸トル
ク制御を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す回路図。
【図２】他の実施例を示す回路図。
【図３】他の実施例を示す回路図。
【図４】本発明に係るシステム構成図。
【図５】従来の軸トルク制御の等価ブロック図。
【図６】図４の簡素化モデル。
１…トルクー電流変換部 ２…軸トルク指令補正部 ３…慣性比補正部 ４…出力軸換算部 ５…トルクー電流変換部 ６…加速トルク補正部 ７…電動機Ｍ2の速度制御系。
Claims (2)
- 【請求項１】 マイナループに電流制御系を有するトル
ク制御系により軸トルク制御される電動機により供試体
を駆動する駆動装置と、前記供試体からの動力を慣性負
荷として吸収する動力吸収装置とを備えたダイナモメー
タにおいて、 前記電動機の電流−トルク特性の逆伝達関数を持ち、前
記トルク制御系の軸トルク指令を電流指令に変換し、前
記トルク制御系の出力に加えて前記電流制御系の電流指
令とするトルクー電流変換部と、 前記電動機から動力吸収装置までのトルク伝達関数を持
ち、前記軸トルク指令を補正して前記トルク制御系の軸
トルク指令とする軸トルク指令補正部と、 前記軸トルク指令に前記駆動装置の慣性Ｊ1と動力吸収
装置の慣性Ｊ2の比Ｊ1／Ｊ2を乗じて該軸トルク指令に
加え、前記トルクー電流変換部の軸トルク指令とする慣
性比補正部とを備えたことを特徴とするダイナモメー
タ。 - 【請求項２】 マイナループに電流制御系を有するトル
ク制御系により軸トルク制御される駆動側電動機により
供試体を駆動する駆動装置と、マイナループに電流制御
系を有する速度制御系により速度制御される動力吸収側
電動機により供試体からの動力を吸収する動力吸収装置
とを備えたダイナモメータにおいて、 前記駆動側電動機の電流−トルク特性の逆伝達関数を持
ち、前記トルク制御系の軸トルク指令を電流指令に変換
し、前記トルク制御系の出力に加えて前記電流制御系の
電流指令とする第１のトルクー電流変換部と、 前記駆動側電動機から動力吸収装置までのトルク伝達関
数を持ち、前記軸トルク指令を補正して前記トルク制御
系の軸トルク指令とする軸トルク指令補正部と、 前記駆動側電動機の駆動トルクに対する動力吸収側電動
機の吸収トルクの換算特性の伝達関数を持ち、前記軸ト
ルク指令から動力吸収側電動機の吸収トルクを算定する
出力軸換算部と、 前記動力吸収側電動機の電流−トルク特性の逆伝達関数
を持ち、前記出力軸換算部を通した軸トルク指令を電流
指令に変換し、前記速度制御系の出力に加えて前記動力
吸収側電流制御系の電流指令とする第２のトルクー電流
変換部と、 前記速度制御系の速度指令の変化率に前記駆動装置側電
動機の慣性Ｊ1を乗じて前記軸トルク指令に加え、前記
第１のトルクー電流変換部の軸トルク指令とする加速ト
ルク補正部とを備えたことを特徴とするダイナモメー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27413194A JP3254935B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | ダイナモメータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27413194A JP3254935B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | ダイナモメータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08136408A true JPH08136408A (ja) | 1996-05-31 |
| JP3254935B2 JP3254935B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=17537455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27413194A Expired - Lifetime JP3254935B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | ダイナモメータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3254935B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2009300290A (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-24 | Meidensha Corp | 動力計システムの軸トルク制御方法 |
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| JP2010019711A (ja) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Meidensha Corp | 動力計測システムの速度制御方法とその装置 |
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-
1994
- 1994-11-09 JP JP27413194A patent/JP3254935B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JP3254935B2 (ja) | 2002-02-12 |
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