JPS5899279A - 直流電動機の速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、直流電動機制御装置に関する〇一般に、こ
の種の装置においてはフィードバック制御によって電動
機の同転速度を負荷変動によらず高精度に、かつ設定値
どおりに制御することが望まれる◇ 第１ｇはこの種の装置の従来例を示す構成図である。

同図において・ｌは速度調節器、２は電流調節器、３は
点弧パルス発生器、４はサイリスタ変換器、５は直流電
動機、−６はタコジェネレータ、７は電流検出器である
。タコジェネレータ６にヨリ検出された速度実際値ｎは
、−速度調節器１にて速度目標値ｎ＊となるように調節
される。その調節出力は電流調節！＃２の電流目標値ｉ
−として与えられ、電流検出Ｉ１７により検出された電
流実際値ｉ＆が該電流目標値ｉ＆＊となる如く関節され
る。この電流調節出力にもとづいて点弧パルス発生器３
ではサイリスタ変換器４の点弧位相を制御上、直流電動
機５に所定の電流を与えてその速度を目標値ｎ＊となる
ように制御する。すなわち、速度検出器６および速度調
節器１等を含む速度調節ループに、電流検出Ｉ＃７およ
び電流調節器２等から−なる電流マイナー制御ループを
設けることにより速度制御が行なわれる。しかしながら
、このような装置においては、電流制御を行なうために
電流検出ｌｌｌ＃よび電流調節器を設けなければならず
、特に電流検出器は電動機の容量に応じて適宜選択しな
ければならないという欠点を有していた。

この発明は上記に鑑みなされたもので、簡単かつ安価に
、しかも高精度に直流電動機の速度制御をなしうる制御
装置を提供することを目的とすゐものである。

上記の目的は・この発明によれば、速度検出器にて検出
される速度実際値を速度目標値に一致させるべく速度関
節を行なう速度＊＊Ｓを有し、該調節出力にもとづいて
直流電動機の速度制御を行なうようにした電動機制御装
置に、前記速度調節出力および速度実際値にもとづき電
動機の電流、逆起電圧、速度および★荷トルクを演算に
よって模擬する状態Ｉｌ！１１１１１を設け、蒙状１ｌ
ｌｌＩＩＩｊｌＩ蕃からの出力および前記速度調節出力
にもとづいて直流電動機の速度制御を行なうことにより
達成される。

こうすることによって、電流検出器および電流調節器を
省略することができる。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

１１１１２図はこの発明の実施例を示す構成図である０
同図において、ｌおよび３〜６は１１１１図に示された
ものと同様であり、８がこの発明により特に設けられた
状態観測器である◇したがって１ここでは５ｉｌＩに示
される如き電流間ｍｓおよび電流検出器は省略されてい
る。吠１ＩＩＩＩＩＷ８は直流電動機の電−子時定数襖
擾要素９、電機子回路ゲイン要素１０鬼界磁ｌ１ｌｌｌ
Ｉ要素１１，１３、起動時間模擬要素１１ゲイン要素１
４〜１６、積分要素１’７、整流回路１８および乗算器
１９から構成されている。

ところで、直流電動機の特性は一般に次式の如く表わさ
れる。

Ｔ工婁φ轟、　　　　　　　　　・・・・・・（１−２
）ｒｌ　　群□（τ菖−τＬ）　　　・・・・・・（１
−３）ｊｉ”Ｍ ｇｌａ−脆φ　　　　　　　　　　　・・・・・・（１
−４）ここに、Ｅ、は電機子電圧、Ｅｂは逆起電圧、ｌ
＆は電機子電流、■は電機子回路ゲインＣ−ｇ＆／−Ｉ
ＮＮ　Ｒ１＆；電機子抵抗、ＩＮ　を定格電流）　ＳＴ
ｉは電機子時定数１τＭは電動機発生トルク、τ１は負
荷外乱トルクｓ　ＴＭは起動特定１％　　ｎは回転速度
、φは界磁磁束、８はラプラス演算子である。

一方、第２図において１電動機すに与えられる電圧、す
なわち電機子電圧ｇ１は開園の加算点人Ｄ１の入出力の
関係から Ｅ、＝ｉ）α＋ｇ１）１ｍ　　　　　　・・・・・・（
１−５）と表わすことができる。この（１−５）式を（
ｌ−１）式に代入するとともに、ｆ、ｂ　３１ｂ　、　
　ｉ　、　：＝ｉ、とじてｉ＆を求めると ■ となる０まだ、（１−３）式において、τヨー−１、−
１，Ｌ（φ＝１）としてｍ）ｇｇとτ、とで表わすと＼ ・・・・・・（２−２） となる。

すなわち、状ａｍ瀾器８によって（１−１）〜（１−４
）式で表わされるような電動機の特性を模擬するととも
に、従来の電流検出値に相当する電流の模擬値−１，と
、逆起電圧の模擬値Ｂｂと・速度調節器出力Ｅ直′とか
ら（１−５）式の如きＥ４（電機子電圧）なる信号を作
り、これをサイリスク変換１１４への制御信号としてい
るものである。要素９、ｔｏ、１３１３よび１４１１に
よって電流実際値１、を模擬（Ａ＆）するとともに、要
素１１．１２゜１ｓ等によって速度実際値ｎを模擬（ｎ
　）　Ｌ、また、速度実際値ｎとその模擬値ｎとのＮ（
１１−”）をゲイン−ｇｇをもつ要素１６を介して積分
器１７に与えて、その出力を要素１２へフィー）−２＜
’ツクすることにより負荷トルクτの模擬値τ１をも得
るようにしている。なお、ゲインｇｌ＋ｇ２をもつ要か
に模擬するために設けられるものである。

模擬値ｔ、、ｎおよびτ、の関係は第２ｗＪからそれぞ
れ ・・・・・・（３−１） の如く表わされる。１．およびｎをＫｇ　＋τ、で表わ
すと（なお、簡単にするためφ＝１．τＬ：Ｗ２τ１と
する）、（３−１）式から が得られ、この値を（３−２）式または（３−１）式に
代入すると嘱 が得られることになる０重た、（３−３）式のｎの値と
して（２−２）式を用いると、 が得られる。

ここで、一般にＶ）−ｔであるから、ｇ、＞ｇｌ。

ｇ、なる如く選ぶことにより、（３−１）式はＣ２−１
）式に、會た（３−２）式は（２−２）式に近づく、つ
重り、模擬値ｉ＆およびｎは１＆およびｎを模擬しうる
ことがわかるＯｔた１（３−３）は上記の条件を考慮す
ると、τ、＝ＴＬとなって、変動する外乱トルクτ、を
τ１によって速い速度で模擬できるものである。すなわ
ち、この発明においてはこのτ１を速度調節出力Ｅａ　
　に加算するようにしているので、速度１１ｍ１１１に
よる修正動作に先行して負荷外乱トルクτ、を補値する
ことができ１したがって速度変動を効畢的に抑制するこ
とが可能となる。

さらに１サイリスタ変換器の電源電圧信号源Ｖを設け１
ｗ！電源電圧信号を整流響１８で直流に変換した信号と
、速度調節出力ｇα′とを乗算１１１１１にて乗算して
電機子電圧Ｅ＆の変動を模擬するようにしているので、
サイリスタ置換量の電源原動が１、に屓峡され、したが
ってより正確に１１の過渡時性を模擬することができる
。

以上のように、この発明によれば、電流！イナー制御ル
ープを有する速度制御装置において、電流実際値を直接
検出せずに状態観測器にて演算される模擬値を電流実際
値とし、逆起電圧の模擬値を速度間ｍｓｅ出力に加算す
る如く構成することにより１電流検出器および電流調節
器を省略した制御を行なうことができる。しかも、この
ような状態観１ｇ５ｉはＩＣ（集積回路）にて安価に製
作することができるのて、全体として構造が簡単でしか
も安価にで書、さらに高精度の制御が可能となるもので
ある・ なお〜この発明は線材、棒鋼等の圧延機駆動用直流電動
機の速度制御に用いて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１ｇは直流電動機制御装置の従来例を示す構成図であ
り、第２図はこの発明の実施例を示す構ＩＩＬ閣である
。 接骨説明 １・・・・・・速度調節器、２・・・・・・電流調節器
、３・・・・・・点弧パルス発生器、４・・・・・・サ
イリスタ変換器、５・・・・・・直流電動機、６・・・
・・・タコジェネレータ、７・・・・・・電流検出量、
８・・・・・・状曹観ｉｇＷ、　ｅ・・・・・・電機子
時定数模擬要素、１０・・・・・・電機子回路ゲイン要
素、１１．１３・・・・・・界磁模擬要素、１２・・・
・・・起動時間模擬要素、１４〜１６・・曲ゲイン要素
、１７・・間穂分要素、１８・・・・・・整流器、１９
・・曲乗算器代理人　弁理士　並　木　唱　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　清 第１図 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 速度検出器にて検出される速度実際値を速度目標値に一
   致させるべく速度調節を行なう速度調節器を備え、験関
   節出力にもとづいて直流電動機の速度制御を行なうよう
   にした直流電動機の速度制御装置において、前記速度調
   節出力および速度実際値にもとづき電動機の電流１道起
   電圧１速度および負荷トルクを演算により模擬する状態
   観測器を設け、蒙状態観測−からの出力および前記速度
   調節出力にもとづいて直流電動機の速度制御を行なうよ
   うにしたことを特徴とする直流電動機の速度制御装置。