JPS5857697B2 - 負荷制御方法及び装置 - Google Patents

負荷制御方法及び装置

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JPS5857697B2
JPS5857697B2 JP53062574A JP6257478A JPS5857697B2 JP S5857697 B2 JPS5857697 B2 JP S5857697B2 JP 53062574 A JP53062574 A JP 53062574A JP 6257478 A JP6257478 A JP 6257478A JP S5857697 B2 JPS5857697 B2 JP S5857697B2
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彰 衛藤
雅道 小野
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Ono Sokki Co Ltd
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    • G01M15/042Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
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    • G01L3/22Rotary-absorption dynamometers, e.g. of brake type electrically or magnetically actuated
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ダイナモメータの駆動及び吸収負荷を制御目
標値に制御する方法とその装置に関するものである。
先ず、公知のダイナモメータ装置を示す第1図を参照し
て従来の制御法を簡単に説明する。
ダイナモメータ装置は、ダイナモメータ1の回転軸2に
被試験体の慣性項補償用フライホイル3と被試験体4を
結合した機構系と、そのダイナモメータ1の速度、負荷
、電機子電流、電機子電圧をそれぞれ検出する速度検出
器5、トルク検出器6、電流検出器I、電圧検出器8と
からなる検出系と、そのダイナモメータ1の界磁巻線1
0の界磁電流調節器11.電機子電圧の調節器15及び
その制御出力を形成する制御増巾器12〜14とからな
る制御系とによって構成されている。
なお、前記機構系において、フライホイル4は制御系に
て被試験体の慣性項も制御する場合は不要であり、また
、被試験体4は、直接エンジン等である場合(エンジン
ダイナモ方式)とその回転軸2にはローラを結合し、そ
の上に被試験車両を載せて被試験体とする場合(シャシ
ダイナモ方式)とがある。
以下、特にことわらない限りシャシ方式の機構系につい
て説明することとする。
また、制御系において、電機子電圧の調節器15は、発
電機(ワードレオナード方式)の場合と、サイリスク(
サイリスク方式)の場合とがあるが、その電圧を制御す
る点では同一であるので、以下、単に電圧調節器15と
記載し、一方、界磁電流調節器11は、界磁電流を調節
してダイナモメータ1の磁束密度を調節するので以下、
単に磁束調節器11と記載する。
以上のように構成された公知のダイナモメータ装置にお
ける負荷制御は、次のとおりである。
先ず、速度検出器5の速度出力Nを磁束調節器11に導
入し、界磁巻線10に印加する界磁電流Ifを調節して
ダイナモメータ1に回転に伴って誘起される電圧VDが
(φとNの積に比例)、略一定に保たれるようにし、後
述の電圧調節器15の制御電圧に応じて電機子電流Iが
略決定されるようにしておく。
次に、電機子電圧vGの制御は、先ず、第1の制御増巾
器12に制御目標負荷Fと、トルク検出器6から送出さ
れる制御負荷Fとを導入し、その偏差を算出すると共に
、それを電流値■sに変変換し、続いて第2の制御増巾
器13において、その電源値■sと電流検出器7の制御
電流■とを比較して偏差を算出すると共に、それを電圧
値■8に変換し、さらに、それを次段の第3の制御増巾
器14に導入して、電圧検出器8の制御電圧■Gと比較
し、その偏差を算出すると共に、それにより電圧調節器
15の電圧値を制御するようになっている。
この制御により、電機子電流■は、 ただし、 ■D:ダイナモメータ1の誘起電圧 Vo:電圧調節器15の制御電圧 R:電機子回路の全抵抗値 となり、ダイナモメータ1には、次式で示される負荷F
が発生することになる。
ただし、Kは機種により定まる定数 そして、前記(1)式より明らかなように、電機子電流
はVDとvGの大小関係によって極性が変わり、■ρv
Gのときには第1図実線の方向に■が流れてダイナモメ
ータ1に吸収負荷を発生させ、逆に■ゎ<VGのときに
は駆動負荷を発生させることになる。
このように、従来の制御法は、トルク検出器6により検
出される制御負荷Fを帰還値とした制御法であり、した
がって、高精度な制御を行うためには帰還値の精度を十
分高くする必要がある。
ところが、その負荷検出は、ダイナモメータ1の揺動部
の反力を検出して行なうため、負荷が吸収と駆動間で切
換わる場合には検出不能の不感帯があると共に、また、
検出負荷が小さい範囲ではトルク検出系の特性として検
出精度が低く、したがって、このような範囲での制御精
度の低下は避けられない問題点であった。
これを改善するための制御法として、第1図のダイナモ
メータ装置において、トルク検出器6を省き、制御負荷
の帰還値を前記(2)式に基いて電機子電流■と磁束密
度φとから算出して制御する方法が提案されている。
しかしながら、この方法においても、磁束密度φを界磁
電流Ifに比例するとして算出すれば誤差が極めて犬に
なり、また、他の計測可能な負荷電流■、その微分値、
端子電圧、速度等よりφを算出してもその精度が不十分
であることなどの問題があり、制御精度の低下は避けら
れなかった。
本発明は、上記欠点を除くために、あらかじめ電機子電
流をその定格値loo%〜0〜−100φ(負は駆動時
の電流方向を示す)の間で適宜ステップで複数個選定し
、その各選定した電流のもとて駆動及び惰行運転し、そ
の際の駆動及び吸収負荷を検出精度が極めて高く、かつ
容易な速度と時間の検出値により算出すると共に、それ
を記憶しておき、負荷制御の際には、そのときの検出速
度と与えられた制御目標値とを前記記憶値に対応させて
演算し、その条件に対応する電流値を算出すると共に、
それを制御目標電流として負荷制御を行なわせるように
したものである。
以下、本発明の一実施装置である第2図を参照して本発
明の詳細な説明する。
図において、第1図と同番号を付した1〜4の要素から
なる機構系、速度検出器5、電流、電圧の各検出器7,
8、磁束調節器11.電圧調節器15、制御増巾器13
.14は前記第1図と同様のものであり、トルク検出器
6、制御増巾器12を省いて、制御増巾器13に後述の
制御電流発生器20からの出力を制御目標電流として印
加する以外は、第1図と同様の動作を行なう。
制御電流発生器20は、速度検出器5の出力速度Nがス
イッチ26を介して導入される多段プリセット付タイマ
21と、その測定時間とプリセット値が導入され、それ
より後述の算出式に基いて駆動または吸収負荷を演算し
、その負荷、プリセット値により決定される速度、及び
電流検出器1からスイッチ27を介して導入される各演
算値に対応した電流を記憶する第1の演算記憶器22と
、速度検出器15の出力速度と制御目標負荷F8が導入
されると共に、その方ききに応じて第1の演算記憶器2
2から読み出される記憶値とを演算し、その速度におけ
る制御目標負荷に対応した電流値を算出する第2の演算
記憶器23と、前記制御増巾器13に導入する制御目標
電流を基準電流発生器24の出力電流と第2の演算記憶
器23からの出力電流のいずれかに切換を行なう切換ス
イッチ28とからなっていて、スイッチ26,27はス
イッチ28が基準電流発生器24の出力電流を導通ずる
ように切換えられたときのみ閉成し、他の場合は開成す
るようになっている。
なお、これらの回路は例えばマイクロプロセッサにより
形成されている。
以下、その制御方法について説明する。
この制御法は、所定の電機子電流の下での駆動または吸
収負荷を求める検定と、続いて、この検定結果に基いて
制御目標負荷となるような制御目標電流を形成してそれ
で負荷制御を行なう実制御の二つが組合わされたもので
あり、最初にその検定について説明する。
先ず、検定では、スイッチ28を基準電流発生器24の
出力電流側に切換え(スイッチ26.27も連動して閉
成)、その出力電流をグイナモメタ1の定格電機子電流
Iaの−x1%に設定し、ダイナモメータ1に駆動負荷
を発生させて所定速度まで駆動した後、続いて、基準電
圧発生器24の出力電流を+x′1%に設定して吸収負
荷を発生させた状態で惰行運転させることを一操作とし
、それを定格電流Iaの一100係〜0係〜+io。
俤の間の適宜に選定した一X1.−X2.−X3・・・
・・・・・・+o 、 +x′1. +x’、・・・・
・・・・・倍の電流のもとで行なう。
この結果、速度Nは第3図のようになり、電機子電流■
の絶対値が犬になる稈屑定速度に達する時間、惰行時間
ともに短かくなる。
なお、所定速度は、被試験体の速度により決定されるが
、検定時にはこの所定速度以下で平衡する電流のもとて
の駆動運転も行ない、検定範囲を微小負荷の範囲まで行
なえるようにしてもよいこともちろんである。
この間、速度Nは多段プリセット付タイマ21に導入さ
れており、あらかじめ設定されている多数の速度プリセ
ット値と比較され、ある速度プリセット値に一致してか
ら次段の速度プリセット値に一致するまでの時間Tiを
順次タイマで測定すると共に、その結果を第1の記憶演
算器22に送出している。
この際、速度の比較は、例えばパルス式の速度検出器に
より速度Nを出力パルスの間隔、つまり周期時間として
検出すると共に、プリセット値も設定速度に対応した周
期値で設定しておけば、その比較が直ちに行なえること
になり、また、一致した二つの速度間の時間Tiの測定
も例えば水晶発振器のクロックパルスにより行なえば、
より正確になる。
次に、第1の記憶演算器22では、この時間Tiと、こ
の間のプリセット速度Ni、Ni+1を順次導入される
ごとに記憶すると共に、それと対応する電流Iiも記憶
し、次式に基いて駆動または吸収負荷を演算する。
ただし、 W:ダイナモメータ装置の回転部の等偏重量g:重力加
速度 KI:定 数 F:駆動力または吸収力 なお、この負荷を力の代りに動力単位で演算してもよく
、その場合の動力Pは次のようになる。
ただし、K2:定 数 以上のようにして駆動及び吸収負荷を演算した後、それ
をその間の平均速度(Ni +1 + Ni )/2
電流Iiと対応させて再記憶しておく。
この結果、第1の記憶演算器22には、定格電機子電流
Iaのそれぞれ−X1.−X2・・・・・・・・・O・
・・・・・・・・夙、 x′2・・・・・・・・・係に
おける負荷が速度と対応して記憶されたことになる。
なお、検定中電機子電流が仮に変動した場合には、その
ときの電流Iiと検定電流■a−Xとの偏差に応じて前
記演算負荷を補間法により修正しておけばよい。
以上が検定である。次に、負荷制御の場合には、先ず、
スイッチ28を切換え第2の記憶演算器23の出力電流
が制御増巾器13の制御目標電流として印加されるよう
にする。
なお、この間はスイッチ26.27は開成されている。
そして、制御目標負荷F8を第2の記憶演算器23に導
入し、あらかじめ導入されている速度検出器15からの
制御速度NXとにより、第■の記憶演算器22の記憶値
のうち、少なくともそのF8とNXを含んだ3点以上の
記憶速度、記憶負荷、記憶電流を各読み出し、例えば以
下のように補間法によってFs、Hに対応する電流Is
を形成する。
すなわち、検定により第1の記憶演算器に記憶された各
記憶値を線図により示すと、第4図のようであり、上が
吸収負荷、下が駆動負荷を示すことになる。
なお、電流0における負荷はダイナモメータ装置の損失
負荷である。
いま、制御目標抵抗FSとそのときの制御速度NXが破
線で示す位置にあったとすると、この場合には、電機子
電流X’3 Ia tt X’2 Ia + X’11
aの各負荷ライン上の速度NXを含む3点の速度Na、
Nb 、Ncにおける負荷Fa1〜Fc19.Fa2〜
Fc2.Fa3〜FC3を読み出す。
そして先ず、Fa1〜Fc1とNa −Nc + F
32%−F c 2とNa−Nc 、Fa3〜Fc3と
Na”Ncの各組ごとに例えばラグランシュの公式を用
いて補間し、速度NXに対応する各電流X’3 I a
+ X’2 I a HX’lIaの負荷ライン上の
負荷FX39 FX2 、FX。
を演算し、続いて、そのFX3〜FX2と電流X’3I
a〜X′11 aとから、同様に補間し、制御目標負荷
F5に対応する電流Isを演算する。
なお、上記補間演算は、最初にNaNbNcの各ライン
上の負荷と電流の関係から各速度においてFSと対応す
る電流を求め、続いてその演算電流と速度との関係から
速度NXに対応した電流を補間して求めるようにしても
よいこともちろんである。
また、第1の記憶演算器22の記憶容量を犬にして各電
流における負荷ライン上の負荷を微小速度ごとに記憶し
ておくことにより、前記FXt〜FX3の補間を省略し
、NXに近い記憶速度の負荷をFX1〜FX3として読
み出すようにしてもよい。
また、これら補間が直線補間でも十分な場合には、もち
ろん2点による補間を行うようにしてもよい。
以上の結果、制御目標負荷F8は、それに対応した制御
目標電流I3に変換されたことになり。
その電流によりダイナモメータ1の負荷制御が行なわれ
ることになる。
なお、上記説明では、検定負荷を力またはトルクの単位
で記憶する場合につき例示したが、動力単位で記憶して
おき、第2の記憶演算器23では制御目標負荷FSと制
御速度NXの積を算出すると共に、それで記憶動力の読
み出しと補間を行ない制御電流を形成するようにしても
よい。
また、上記説明では、第1の記憶演算器22に、速度、
負荷、電流を各記憶させる場合につき例示したが、これ
らの関係を例えば のように多項式で近似させておき、第2の記憶演算器2
3では、この式にNX、N8を導入して制御目標電流I
sを形成するようにしてもよい。
以上のとおりであり、本発明は、実際に駆動及び吸収負
荷運転した検定データを記憶すると共に、それに基いて
制御目標負荷に対応する制御目標電流を発生させて負荷
制御するものであり、その際の検定データは、高精度な
時間基準の理論式により、実際のダイナモメータ装置に
ついて得られているので、それにより演算された制御目
標電流は正確にダイナモメータ装置の負荷に対応し、高
精度な制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の構成を示すブロック線図、第2図は
本発明の一実施装置を示すブロック線図、第3図は本発
明における検定時の運転例の説明図、第4図は本発明に
おける補間演算の一例の説明図である。 1:直流ダイナモメータ、3:フライホイル、4:被試
験体、5,7.8:検出器、11 、14゜調節器、1
3,14:制御増巾器、2〇二制御電流発生器、21:
多段プリセット付タイマ、22゜23:記憶演算器、2
4:基準電流発生器、26゜27.28 :スイッチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ダイナモメータの電機子電流をその定格値のloo
    %〜0〜too%の間で選択した適宜複数の条件下で、
    駆動または吸収運転すると共に、その際の増速または減
    速中における所定速度区間ごとの運転時間を連続的に測
    定し、その速度と時間より駆動力または吸収力を演算し
    てメモリに記憶させておき、ついで制御目標負荷を与え
    て、メモリに記憶された各電機子電流における速度に対
    する駆動または吸収力と、その際のダイナモメータ速度
    とを演算機に導入して、その速度における制御目標負荷
    に対応した電機子電流を演算、算出し、その電機子電流
    を制御指令電流としてダイナモメータを制御するところ
    の負荷制御方法。 2 ダイナモメータ装置の制御装置において駆動機構の
    速度検出出力を導入してあらかじめ定めた速度区間ごと
    の時間を測定する多段プリセット付タイマと、その速度
    区間の中心速度に対応する駆動力または吸収力を算出す
    ると共に、そのときの電機子電流及び算出値を中心速度
    と対応させて記憶する第1の記憶演算器とからなる検定
    装置を有すると共に、その第1の記憶演算器の記憶値を
    制御目標値とその際の速度に応じて読み出し、制御目標
    値と速度に対応する電機子電流を補間演算して算出する
    第2の記憶演算器と、電機子電流の制御回路とからなる
    実制御装置とを有し、あらかじめ電機子電流を定格の1
    oo%〜O〜−100係間の適宜複数の条件下で駆動及
    び吸収運転した結果を検定装置に記憶しておき、実制御
    時には、制御目標値に対応する電機子電流を検定結果に
    基いて算出し、それによりダイナモメータを制御すると
    ころの負荷制御装置。
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