JPH088784B2 - リニアシンクロナスモ−タの速度制御装置 - Google Patents

リニアシンクロナスモ−タの速度制御装置

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JPH088784B2
JPH088784B2 JP61052499A JP5249986A JPH088784B2 JP H088784 B2 JPH088784 B2 JP H088784B2 JP 61052499 A JP61052499 A JP 61052499A JP 5249986 A JP5249986 A JP 5249986A JP H088784 B2 JPH088784 B2 JP H088784B2
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春男 池田
豊春 内山
中村  清
茂喜 小池
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Railway Technical Research Institute
Hitachi Ltd
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Railway Technical Research Institute
Hitachi Ltd
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、リニアシンクロナスモータ駆動車両の速
度制御装置に係り、特に乗心地好適なリニアシンクロナ
スモータの速度制御装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の装置は、特開昭56−125989号公報に開示された
ように、速度パターンに応じて発生させた周波数パター
ンと、車両側界磁極と地上側推進コイルの相対位置情報
である車両位置権出身号の位置との位相差に応じて車両
の推力指令を調節して車両速度を制御する方式となつて
いた。
ここで、周波数パターンの位相は速度パターンを積分
したものであり、同様に車両位置検出信号の位相は車両
速度を積分したものである。すなわち、周波数パターン
と車両位置検出信号との位相差も同様に、速度パターン
と車両速度との速度差を積分したものである。
一方、推力指令に比例して電流パターンを作成し、こ
の電流パターンに比例した電流を電力変換器により推進
コイルに通電することにより電流に比例した推力が発生
され、車両は駆動される。すなわち、推力指令と車両の
推力とは比例する。
このように、速度差を積分した料に相当する位相差に
基づき、推力指令を調節し、推力指令に比例した加減速
度で車両は加減速される。従つて、速度差を積分した量
に相当する位相差で、速度を微分した量である加速度に
比例する推力指令を調節する方式である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、位相差に基づき推力指令を作成する
補償演算器で微分系の補償演算を行わなければ安定化で
きなかつた。すなわち、補償演算器において微分系の補
償を行つたために、雑音成分により推力指令が振られ
て、推力変動引起こし、乗心地を悪くするという問題が
あつた。
本発明の目的は、上記問題点を解決し、推力変動を引
起こさずに良好な乗心地を得ることのできるリニアシン
クロナスモータの速度制御装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、地上側に列設された推進コイルと、車上
側に搭載された界磁コイルと、前記推進コイルと界磁コ
イルとの相対位置を検出し位置検出信号を出力する位置
検出手段と、該位置検出信号の位相を検出する位相検出
手段と、速度パターンを入力し該速度パターンに応じて
位相指令信号を作成する手段と、該位相指令信号の位相
と前記位置検出信号の位相との位相差を検出する第1の
位相差検出手段と、該位相差に基づいて電流指令を作成
電流指令作成手段と、該電流指令に基づいて電力変換器
を制御し、前記推進コイルに通電することによってリニ
アシンクロナスモータを駆動する手段とを備えたリニア
シンクロナスモータの速度制御装置において、 前記位相検出手段は、前記第1の位相差検出手段に与
える位相と前記位置検出手段から得られた位相とを比較
しこれらの偏差を出力する第2の位相検出手段と、この
出力に基づく信号を積分して前記第1の位相差検出手段
に与える積分手段とを備え、 前記電流指令作成手段は、前記第1の位相差検出手段
の出力に応じた信号と前記第2の位相差検出手段の出力
に応じた信号とを比較し、この偏差の基づいて電流指令
を作成する手段を備えることにより達成される。
〔作用〕
上記従来技術において、系を不安定にする微分要素が
介在する個所は、第1の位相差検出手段の出力に基づい
て電流指令を作成する過程である。これは前記のように
位相の単位が位置であり、電流指令の単位が推進力(加
速度)であり、位置から加速度を作成するためには微分
要素が必要となるからである。
そこで、第1の位相差検出手段の出力から速度指令を
作成し、この信号と車両実速度との偏差から電流指令を
作成する速度マイナーループを構成することにより、実
質的に、系の応答速度を速め、あたかも微分要素と同等
の効果を得るように構成した。
しかし、この車両実速度を得るために車両位置信号を
微分しなければならない。
そこで、本発明は、位相帰還ループによって作成され
る第1の位相差検出手段へ与える車両実位相は、この位
相帰還ループ内の積分要素の出力であることに着目した
解決を図った。
すなわち、積分要素の出力は車両実位相(車両位置)
であり、これを積分する前の信号は車両速度に相当する
ものである。この信号を車両速度帰還値として用いるこ
とにより、微分要素を用いない系とすることができる。
〔実施例〕
車両を加速する場合について考察する。この場合に
は、速度パターンの値は徐々に増加して行くことにな
り、周波数パターンの位相の時間的変化の割合は徐々に
増加して行く。この結果、周波数パターンと帰還した車
両位置検出信号との位相差は徐々に大きくなつて行く。
第1の補償演算器では、当該位相差に基づき速度指令を
作成しており、当該速度指令は、前記位相差に基づき第
1の補償演算器で作成されるために、位相差の増大に伴
い前記速度指令も増大する。すなわち、前記速度指令と
帰還した車両速度との速度差は増大し、第2の補償演算
器で、速度差に基づき作成される推力指令は増大する。
これによつて車両は加速され、車両の速度は増大し、車
両位置検出信号の位相の時間的変化の割合は増大する。
車両速度は、車両位置検出信号の位相を帰還するループ
の内側のループで、第2の補償演算器の前段の前記速度
差検出器に帰還される。前記速度差検出器により、更
に、速度差が検出されると同時にこの速度差に基づき第
2の補償演算器で推力指令が作成され、速度指令に車両
速度が一致するように、第2の補償演算器は推力指令を
出すように動作する。ここで、第2の補償演算器で比例
積分補償を行えば、前記速度指令で車両を走行させるに
必要な推力指令の値を前記積分動作に負担させることが
でき、速度指令と車両速度が零となる。すなわち、車両
速度を帰還するループは、速度指令に車両速度を一致さ
せるように動作する。
一方、車両が加速されることにより、車両位置検出信
号の位相の時間的変化率は増大する。これに伴い、周波
数パターンの位相と車両位置検出信号との位相差は徐々
に減少して行く。そして、前記位相差に基づき、第1の
補償演算器で速度指令が作成されるが、この速度指令
は、前記速度パターンに一致するように作成される。第
1の補償演算器で、比例積分補償を行えば、積分器に、
速度指令値を負担させることができ、周波数パターンの
位相と帰還した車両位置検出信号との位相差を零とする
ことができる。
車両を減速する場合には、速度パターンの値を徐々に
小さくすることにより、周波数パターンの位相の増大す
る割分が減少し、帰還される位置検出信号の位相よりも
周波数パターンの位相が小さくなり、前記位相差は負の
方向に増大する。これに伴に前記速度指令は減少する。
前記速度指令が減少することにより、前記速度指令と帰
還される車両速度との速度差は負の方向に増大する。こ
れに伴い、第2の補償演算器で作成される推力指令は減
少し、車両は減速される。すなわち、車両速度が速度指
令に一致するように、車両は減速される。車両が減速さ
れることにより、位置検出信号の位相の増大する時間的
割合が減少する。これによつて、負の位相差は減少す
る。これに伴つて、速度指令は、速度パターンに一致す
るように動作する。
以上述べたように、速度パターンに応じて作成した周
波数パターンの位相と帰還される車両位置検出信号の位
相とが一致するように、第1の補償演算器では、速度指
令が作成される。また同時に、第2の補償演算器では、
前記速度指令に車両速度が一致するように推力指令が作
成される。このようにして、車両の位置検出信号の位相
は、前記周波数パターンの位相に一致するように動作
し、前記速度指令の値は、速度パターンに一致するよ
う、本リニアシンクロナスモータの制御装置は動作す
る。
車両位置権出身号位相の位相帰還ループにより、下記
のようにして、微分要素を用いることなく、車両速度を
検出することが可能である。すなわち、車両位置検出信
号の位相と、該位相帰還ループの出力位相との位相差を
第2の位相差検出器で検出し、第3の補償演算器へ出力
する。第3の補償演算器では、位相差に基づき補償演算
を行つて、補償演算結果を出力する。前記補償演算結果
で積分器を駆動し、該積分器の出力を該位相帰還ループ
の出力位相として、前記第2の位相差検出器へ帰還す
る。このようにすることにより、該位相帰還ループの出
力位相を車両位置検出信号の位相に追従させることがで
きる。すなわち、該位相帰還ループの第3の補償演算器
の出力により、積分器は駆動されて、車両位置権出信号
に同期した前記出力位相を出力する。車両速度は、車両
位置検出信号の出力位相を微分した量に比例する。すな
わち、該位相帰還ループの第3の補償演算器の出力は、
車両速度に比例した信号となり、これによって、微分要
素を用いることなく、車両速度を検出することができ
る。
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。速
度パターン1は周波数パターン発生器2に入力されて、
周波数パターン発生器2では、速度パターン1に基づき
周波数パターン3が作成される。この周波数パターン3
は、第1の位相差検出器4の一方の入力端子へ入力さ
れ、他の一方入力端子端子へは帰還位相信号24が帰還さ
れる。第1の位相差検出器4では、周波数パターン3と
帰還位相信号24との位相差5を検出し、前記位相差5を
第1の補償演算器6へ出力する。第1の補償演算器6で
は、前記位相差5に基づき補償演算を行つて、速度指令
7を出力する。速度指令7は速度差検出器8の一方の入
力端子へ入力される。前記速度差検出器8の他の一方の
入力端子へ帰還速度23が入力される。前記速度差検出器
8では、前記速度指令7と前記帰還速度23とが入力さ
れ、両信号間の速度差9が検出され第2の補償演算器10
へ出力される。第2の補償演算器10では、前記速度差9
に基づき補償演算を行つて推力指令11を出力する。前記
推力指令11と車両位置検出信号19との掛算を掛算器12で
行つて、電流パターン13を作成する。電流パターン13に
基づき電力変換器14で推進コイル17に3相電流15を通電
して進行磁界を作成し、車両16に搭載された界磁コイル
25との間に推力を発生させて、前記車両16を駆動する。
一方、車両位置検出器18で、地上側推進コイル17と車
上側界磁コイ25との相対位置検出し、車両位置検出信号
19を出力する。位相検出器20で車両位置検出信号19の位
置検出位相21を検出し、第2の位相差検出器30の一方の
入力端子へ入力する。前記第2の位相差検出器30の他の
一方の入力端子へは、積分器33の出力である帰還位相24
が入力される。第2の位相差検出器30では、前記位置検
出位相21と前記帰還位相24との位相31を検出し、第3の
補償演算器32へ出力する。第3の補償演算器32では、位
相差31に基づき帰還速度23を演算し、速度差検出器8と
積分器33へそれぞれ出力する。積分器33では、帰還速度
23に基づき帰還位相24を作成し、第1の位相差検出器4
および第2の位相差検出器30へ帰還する。
以下第2図により、帰還速度28の検出について説明す
る。第2図において、各部の番号は第1図の同番号と一
致する。すなわち、第2図に示されるように、位置検出
位相21は第2の位相差検出器30の一方の入力端子に入力
される。第2の位相差検出器30の他の一方の入力端子に
は帰還位相24が帰還される。第2の位相差検出器30で
は、位置検出位相21と帰還位相24との位相差31を検出
し、第3の補償演算器32へ出力する。第3の補償演算器
320では位相差31に基づき帰還速度23を演算し、積分器3
3へ出力する。積分器33の出力は第2の位相差検出器30
へ帰還される。第2図に示される位相帰還ループにおい
て、該位相帰還ループの入力である位置検出位相21が第
3図に示されるように動作する磁、前記帰還位相24は第
3図に示されるように動作し、前記帰還位相24は、前記
位置検出位相21に平衡する。車両速度は、位置検出位相
21の微分値に相当するものであり、帰還位置24は、位置
検出位相21に平衡するので、車両速度は、第2図の帰還
位相24を微分したものにも相当する。すなわち、第2図
に示される帰還速度23が車両速度を表すことになる。
本実施例によれば、外側の位相帰還ループにより、速
度指令7を作成し、内側の速度帰還ループにより、速度
指令7に車両16の速度が追従するように推力指令11を作
成し、外側の位相帰還ループでは、速度パターン1に応
じて作成した周波数パターン3の位相と帰還位相24の位
相が一致するように速度指令7を作成し制御するので極
めて細かな制御が行えるという効果がある。また、車両
16の速度検出も簡単に行えるという効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、制御上の基準信号となる周波数パタ
ーンの位相と、車両位置検出信号の位相との位相差に基
づき、これら両位相の位相差が零になるように速度指令
を作成し、前記速度指令に微分要素を用いずに得られた
車両速度が一致するように推力指令を増減して車両を加
減速するので、車両の良好な乗心地が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示したものである。第2
図は、本発明の速度検出を示したものであり、第3図
は、第2図について、動作波形で原理的に示したもので
ある。 1……速度パターン、2……周波数パターン発生器、3
……周波数パターン、4……第1の位相差検出器、5…
…位相差、6……第1の補償演算器、7……速度指令、
8……速度差検出器、9……速度差、10……第2の補償
演算器、11……推力指令、12……掛算器、13……電流パ
ターン、14……電力変換器、15……3相電流、16……車
両、17……推進コイル、18……車両位置検出器、19……
車両位置検出信号、20……位相検出器、21……位相検出
位相、23……帰還速度、24……帰還位相、25……界磁コ
イル、30……第2の位相差検出器、31……位相差、32…
…第3の補償演算器、33……積分器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 茂喜 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地上側に列設された推進コイルと、車上側
    に搭載された界磁コイルと、前記推進コイルと界磁コイ
    ルとの相対位置を検出し位置検出信号を出力する位置検
    出手段と、該位置権出身号の位相を検出する位相検出手
    段と、速度パターンを入力し該速度パターンに応じて位
    相指令信号を作成する手段と、該位相指令信号の位相と
    前記位置検出信号の位相との位相差を検出する第1の位
    相差検出手段と、該位相差に基づいて電流指令を作成す
    る電流指令作成手段と、該電流指令に基づいて電力変換
    器を制御し、前記推進コイルに通電することによってリ
    ニアシンクロナスモータを駆動する手段とを備えたリニ
    アシンクロナスモータの速度制御装置において、 前記位相検出手段は、前記第1の位相差検出手段に与え
    る位相と前記位置検出手段から得られた位相とを比較し
    これらの偏差を出力する第2の位相差検出手段と、この
    出力に基づく信号を積分して前記第1の位相差検出手段
    に与える積分手段とを備え、 前記電流指令作成手段は、前記第1の位相差検出手段の
    出力に応じた信号と前記第2の位相差検出手段の出力に
    応じた信号とを比較し、この偏差の基づいて電流指令を
    作成する手段を備えたものであるリニアシンクロナスモ
    ータの速度制御装置。
JP61052499A 1986-03-12 1986-03-12 リニアシンクロナスモ−タの速度制御装置 Expired - Lifetime JPH088784B2 (ja)

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CN112234891B (zh) * 2020-09-21 2022-05-27 瑞声新能源发展(常州)有限公司科教城分公司 直线电机推力波动的抑制方法、装置、电机、介质及设备

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JPS54116625A (en) * 1978-03-03 1979-09-11 Yaskawa Denki Seisakusho Kk Control system for synchronous motor
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