JPS59231602A - Control system of feedback loop control system - Google Patents

Control system of feedback loop control system

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JPS59231602A
JPS59231602A JP10525183A JP10525183A JPS59231602A JP S59231602 A JPS59231602 A JP S59231602A JP 10525183 A JP10525183 A JP 10525183A JP 10525183 A JP10525183 A JP 10525183A JP S59231602 A JPS59231602 A JP S59231602A
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JP
Japan
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current
feedback
control
loop
rate
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Application number
JP10525183A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenzo Kamiyama
神山 健三
Noboru Azusawa
梓沢 昇
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPS59231602A publication Critical patent/JPS59231602A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/36Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the response of a feedback loop by holding a minor feedback at zero when the controlled variable of a controlled system is smaller than a specific value. CONSTITUTION:When a detector 35 detects the differential value of a current being larger than a specific reference value, the detector 35 turns on a switch 34. Consequently, a current variation rate control loop is constituted, and the variation rate of the current is brought under feedback control under a current variation command Vrr. In this case, a limiter operates, so the absolute value of a current variation rate command becomes constant, so only the current variation rate control loop operates. The variation rate of the current decreases below the specific reference value by following up a command Vcr, and then the feedback signal of the current variation rate control loop goes down to zero through the turning-off operation of the switch 34, so that only the current control loop is left. The current variation rate loop is turned off to increase the gain of the current control loop.

Description

【発明の詳細な説明】 メジャーフィードバックループ及びこのループよシ内側
にあるマイナーループを備えたフィードバック制御系の
制御方式に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control method for a feedback control system including a major feedback loop and a minor loop located inside the loop.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

一般に、フィードバック制御系は、基準入力信号をフィ
ードバック信号と比較して得た制御動作信号から操作量
を得る制御要素と、制御要素からの操作量で制御される
制御対象と、該制御対象の制御量からフィードバック信
号を形成するフィードバック要素とを含んで構成されて
いる。また、制御要素、制御対象及びフィードバック要
素を一つのループとみなし、これをフィードバックルー
プと呼んでいることは周知の通シである。
In general, a feedback control system includes a control element that obtains a manipulated variable from a control operation signal obtained by comparing a reference input signal with a feedback signal, a controlled object that is controlled by the manipulated variable from the control element, and control of the controlled object. and a feedback element for forming a feedback signal from the quantity. Furthermore, it is a well-known convention that a control element, a controlled object, and a feedback element are regarded as one loop, and this is called a feedback loop.

ところで、制御の質を高めるために、一つのフイードパ
ックループの内側に、さらにもう一つのフィードバック
ループを設けて制御するフィードバック制御系が存在す
る。前者のフィードバックループをメジャーフィードバ
ックループと称し、後者のフィードバックループをマイ
ナーフィードバックループと称していることも、周知の
通りである。
By the way, in order to improve the quality of control, there is a feedback control system in which another feedback loop is provided inside one feed pack loop for control. It is also well known that the former feedback loop is called a major feedback loop, and the latter feedback loop is called a minor feedback loop.

このようなフィードバック制御系によると、基準入力信
号とメジャーフィードバック信号とを比較した結果に基
づいて制御操作信号を形成し、この制御操作信号をマイ
ナーフィードバック信号と比較し、その比較結果から得
た操作量をもって制御対象を制御する。かかるフィード
バック制御系によれば、単一ループのものに比較して外
乱の影響を大幅に軽減できるのである。しかして、上述
のようにメジャーフィードバックループ及びマイナーフ
ィードバックループを備えたフィードバック制御系の場
合、前記両ループ間の干渉を避けるため、マイナールー
ズの応答はメジャーループの応答に対して数倍速く設定
されている。そのため、マイナールーズには、フィルタ
等応答を遅くさせる要素を設けることができないことが
多かった。
According to such a feedback control system, a control operation signal is formed based on the result of comparing a reference input signal and a major feedback signal, this control operation signal is compared with a minor feedback signal, and the operation obtained from the comparison result is Control the controlled object using quantity. According to such a feedback control system, the influence of disturbance can be significantly reduced compared to a single loop system. Therefore, in the case of a feedback control system having a major feedback loop and a minor feedback loop as described above, the response of the minor loose is set to be several times faster than the response of the major loop in order to avoid interference between the two loops. ing. Therefore, it is often impossible to provide a filter or other element that slows down the response for minor looseness.

したがって、制御対象の制御量が間歇的に変化する場合
であって、かつ制御量の平均値が変化しないときに、マ
イナールーズのフィードバック信号は、本来零であるべ
きであるのにもかかわらず、出力されることになる。こ
の結果、制御要素からそのマイナーフィードバック信号
に応じた操作量が出力されてしまい、制御要素の動作上
好ましくないという問題があった。
Therefore, when the controlled variable of the controlled object changes intermittently and the average value of the controlled variable does not change, even though the minor loose feedback signal should originally be zero, It will be output. As a result, the control element outputs an operation amount corresponding to the minor feedback signal, which is undesirable for the operation of the control element.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目
的は、フィードバック制御系のフィードバックループの
応答を上げたフィードバック制御系の制御方式を提供す
るにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a control method for a feedback control system that increases the response of the feedback loop of the feedback control system.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するために1本発明は、制御対象の制御
量の変化率が一定値以下であるときに、     ′マ
イナーフィードバック信号を零とすることを特徴とする
ものである。
In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the minor feedback signal is set to zero when the rate of change of the controlled variable of the controlled object is below a certain value.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明するが、そ
の前に本発明の基礎となった事項を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings, but before that, the matters that are the basis of the present invention will be explained.

第1図は本発明の基礎となったフィードバック制御系の
具体例として静止レオナード速度制御系を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a stationary Leonard speed control system as a specific example of the feedback control system that is the basis of the present invention.

この図において、符号■srは速度指令でsb、速度フ
ィードバック信号vsbと比較され、その比較結果とし
ての偏差が速度制御器11に印加されるようになってい
る。この速度制御器11は、リミットされた電流指令■
Crtl−出力できるように構成されている。該速度制
御器11からの電流指令vCrと、電流フィードバック
信号vcbとは比較され、その比較結果としての偏差が
電流制御器12に印加されるようになっている。該電流
制御器12は、リミットされた電流変化率指令■rrを
出力するように構成されている。該電流制御器12から
電流変化率指令■rrと、電流変化率フィードバック信
号とは比較され、その比較結果の偏差が電流変化率制御
器13に供給されるようになっている。電流変化率制御
器13は、制御信号をゲートパルス発生器14に供給で
きるようになっている。該ゲートパルス発生器13は、
ゲートパルスの位相を上記制御信号によって制御するよ
うな機能を有しており、そのゲートパルスをサイリスタ
電力変換器15に供給するように接続されている。
In this figure, the symbol ■sr is a speed command that is compared with sb and a speed feedback signal vsb, and the deviation as a result of the comparison is applied to the speed controller 11. This speed controller 11 receives a limited current command.
It is configured to be able to output Crtl-. The current command vCr from the speed controller 11 and the current feedback signal vcb are compared, and the deviation as a result of the comparison is applied to the current controller 12. The current controller 12 is configured to output a limited current change rate command RR. The current change rate command ``rr'' from the current controller 12 is compared with the current change rate feedback signal, and the deviation of the comparison result is supplied to the current change rate controller 13. The current rate of change controller 13 is capable of supplying a control signal to the gate pulse generator 14 . The gate pulse generator 13 is
It has a function of controlling the phase of the gate pulse using the control signal, and is connected to supply the gate pulse to the thyristor power converter 15.

該電力変換器15は、当該ゲートパルスに応じた電圧を
出力して電動機19に供給するものでおる。
The power converter 15 outputs a voltage corresponding to the gate pulse and supplies it to the electric motor 19.

符号16は速度フィードバック制御器であり、該制御器
16は、電動機19の回転軸等に連結さ−れてその速度
を検出する速度発電機20からの電圧を速度フィードバ
ック信号vsbに変換する機能を有している。
Reference numeral 16 denotes a speed feedback controller, and the controller 16 has a function of converting the voltage from the speed generator 20 connected to the rotating shaft of the electric motor 19 and detecting its speed into a speed feedback signal vsb. have.

また、符号17は電流フィードバック制御器であシ、こ
の制御器17は、電動機19に流れる電流を検出する電
流検出器CTからの信号から電流フィードバック信号v
cbに変換する機能をもっている。符号18は電流変化
率フィードバック制御器であり、この制御器19は、電
流フィードバッり信号vcbから電流変化率フィードバ
ック信号Vrbを形成する機能を有している。尚、図示
してないが、上記電流変化率フィードバックループの内
側に電圧フィードバックループが設けられている。
Further, reference numeral 17 is a current feedback controller, and this controller 17 generates a current feedback signal v from a signal from a current detector CT that detects the current flowing through the motor 19.
It has a function to convert to cb. Reference numeral 18 denotes a current change rate feedback controller, and this controller 19 has a function of forming a current change rate feedback signal Vrb from the current feedback signal vcb. Although not shown, a voltage feedback loop is provided inside the current change rate feedback loop.

上述のように構成された装置の動作を説明する。The operation of the device configured as described above will be explained.

図において、速度指令ysrと速度フィードバック信号
vsbとを加算器10で加算しその結果を偏差として速
度制御器11に印加して、速度を制御する。速度制御器
110出力VCrはリミットされた電流指令でおり、こ
の電流指令verと電流フィールドVCbとの偏差を電
流制御器12に印加して、電流が電動機の許容値をオー
バしないように制御される。電流制御器12の出力■r
rはリミットされた電流変化率指令であり、この電流変
化率指令■rrと電流変化率フィードバック信号vrb
との偏差を電流変化率制御器13に印加して、電流変化
率が電動機の許容値をオーバしないように制御される。
In the figure, a speed command ysr and a speed feedback signal vsb are added by an adder 10, and the result is applied as a deviation to a speed controller 11 to control the speed. The speed controller 110 output VCr is a limited current command, and the deviation between this current command ver and the current field VCb is applied to the current controller 12 to control the current so that it does not exceed the allowable value of the motor. . Output of current controller 12 ■r
r is a limited current change rate command, and this current change rate command ■rr and current change rate feedback signal vrb
By applying the deviation from the current change rate to the current change rate controller 13, the current change rate is controlled so as not to exceed the allowable value of the motor.

電流変化率制御器13の出力はゲートパルス発生器14
に印加され、該発生器14によってサイリスタ電力変換
器15のゲートパルスの位相が制御される。このゲート
パルスによって電力変換器15から直流電動機19に印
加する端子電圧Vtが制御され、それによって電動機1
9の回転速度が制御される。
The output of the current change rate controller 13 is connected to the gate pulse generator 14.
The generator 14 controls the phase of the gate pulse of the thyristor power converter 15 . This gate pulse controls the terminal voltage Vt applied from the power converter 15 to the DC motor 19, thereby controlling the terminal voltage Vt applied to the DC motor 19.
9 rotational speed is controlled.

ところで、上記構成に訃いて、電流制御部に着目すると
、電流指令■Crに対して電動機19に流す電流をフィ
ードバック制御する機能と、その電流フィードバックル
ーズの内側に電流変化率指令vrrに対して電動機19
に流す電流の変化率をフィードバック制御する機能とを
備えた構成が存在している。この構成は、電流フィード
バックループがメジャーフィードバックループに相当し
、かつ電流変化率フィードバックループがマイナーフィ
ードバックルーズに相当していることが理解できよう。
By the way, if we take note of the above configuration and pay attention to the current control unit, we will find that there is a function to feedback control the current flowing to the motor 19 in response to the current command 19
There is a configuration that has a function of feedback controlling the rate of change of the current flowing through the circuit. It can be understood that in this configuration, the current feedback loop corresponds to a major feedback loop, and the current rate of change feedback loop corresponds to a minor feedback loop.

そして、電流指令■Crが基準入力信号に、フィードバ
ック信号vcbがマイナーフィードバック信号に、電流
変化率指令vrrが制御操作信号に、フィードバック信
号vrbがマイナーフィードバック信号に、それぞれ相
当するものと理解できょう。
It can be understood that the current command ■Cr corresponds to a reference input signal, the feedback signal vcb corresponds to a minor feedback signal, the current change rate command vrr corresponds to a control operation signal, and the feedback signal vrb corresponds to a minor feedback signal.

第2図は、上述したメジャーフィートノ(ツクループと
マイナーフィートノ(ツクループを備えた電流制御ルー
プを伝達関数等を用いて示すブロック図である。この図
で、符号22は電流制御器12の制御内容を示したもの
で、リミット(lV’rl)付比例制御(KC)である
。23は電流変化率flitlある。31・は該発生器
11と該電力変換器15の伝達関数を示し、比例Kpで
ある。32は該電力変換器15の出力電圧Btから電動
機電流Idまでの伝達関数、33は該電流1dから電動
機送起電力ECまでの伝達関数でおる。また、27は電
流フィードバックゲイン、28は電流変化率フィードバ
ックゲインである。
FIG. 2 is a block diagram showing the current control loop with the above-mentioned major foot loop and minor foot loop using a transfer function, etc. In this diagram, reference numeral 22 indicates the control of the current controller 12. The content is proportional control (KC) with limit (lV'rl). 23 is the current change rate flitl. 31. is the transfer function of the generator 11 and the power converter 15, and proportional 32 is a transfer function from the output voltage Bt of the power converter 15 to the motor current Id, 33 is a transfer function from the current 1d to the motor transmitted electromotive force EC, and 27 is a current feedback gain; 28 is a current change rate feedback gain.

このようなブロック構成の電流制御ループの動作を第1
図乃至第3図を参照して説明する。尚、第3図は第2図
の電流応答波形を示す波形図であシ、縦軸に各部の波形
がとられ、横軸に時間がとられている。
The operation of the current control loop with such a block configuration is explained in the first section.
This will be explained with reference to FIGS. 3 to 3. Note that FIG. 3 is a waveform diagram showing the current response waveform of FIG. 2, with the vertical axis representing the waveform of each part and the horizontal axis representing time.

図において、例えば速度指令vsr又は速度フィードバ
ックvsbに大きな変化があると、電流指令■Crはス
テップ状に変化する/(第3図の時間[0)oこの時、
電流変化率指令■rrもステップ状に変化し、電流Id
が定常状態に達するまで、りまシミ流変化がある期間は
出力を出す(第3図時間1o−1,間)。すなわち、電
流指令vCrと電流フィードバック信号VCbと9偏差
ε及び電流Idは、次式のように与えられることになる
つId(t)= Io+ −t 、 l t l > 
−LM−a−r ΔT      KC ただし、t≦t1         ・・・・・・・・
・(1)KC Id(t)=Id(tt)+ΔId(1−exp((t
  h) )+ΔT Vr1 1ε1く□ KC ただし1>11          ・・・・・・・・
・(2)なお、工rは電流定格値、ΔI d = I 
d −Id (to) 。
In the figure, for example, if there is a large change in the speed command vsr or the speed feedback vsb, the current command ■Cr changes in a stepwise manner/(Time [0 in Figure 3) o At this time,
The current change rate command ■rr also changes stepwise, and the current Id
The output is output during the period in which there is a change in the flow until the current reaches a steady state (time 1o-1 in Figure 3). That is, the current command vCr, the current feedback signal VCb, the nine deviation ε, and the current Id are given as the following equation: Id(t)=Io+ -t, l t l >
-LM-a-r ΔT KC However, t≦t1・・・・・・・・・
・(1) KC Id(t)=Id(tt)+ΔId(1-exp((t
h) )+ΔT Vr1 1ε1ku□ KC However, 1>11 ・・・・・・・・・
・(2) Note that r is the current rated value, ΔI d = I
d-Id(to).

Δ’1’=t、−t、である。Δ'1'=t, -t.

ところで、直流電動機19に流れる電流工dはリップル
値を多く含んでいる。かつまた、電流変化率制御ループ
の応答は、既に述べた制御ループ間の相互干渉を避ける
ため、電流制御ループに対し、数倍速く設定されている
。そのため、電流変化率フィードバック制御器18には
フィルタを接続することができない。この結果、電流I
dの平均値に変化がない(すなわち電流変化率が零)場
合であっても、電流変化率フィードバック信号vrbは
零となるべき筈なるが、零とならずリップル値が残って
いる。このリップル値は、電流変化率制御器13を介し
て該発生器14に印加されるため、該発生器14のゲー
トパルスが変動し、この変動によって該電力変換器15
の出力電圧が変動する。この変動は電流変化率制御ルー
プのゲインが大きい程、当然に大きくなる。その結果、
電力変換器15からの出力電圧のリップル変動が大きく
なると、該電力変換器15のスイッチング素子の転流を
安定に行なうことができなくなる。したがって、電流変
化率制御ループのゲインは、本来、高く設定することが
要請されていても、現実には制限される結果となってい
た。その理由は、該電力変換器15のスイッチング素子
を安定に転流できるようにするため、電力変換器15の
出力電圧のリップル変動に許容性が設けられているから
である。
By the way, the current d flowing through the DC motor 19 includes a large ripple value. Furthermore, the response of the current rate of change control loop is set to be several times faster than that of the current control loop in order to avoid the mutual interference between the control loops described above. Therefore, a filter cannot be connected to the current change rate feedback controller 18. As a result, the current I
Even if there is no change in the average value of d (that is, the current rate of change is zero), the current rate of change feedback signal vrb should be zero, but it does not become zero and a ripple value remains. Since this ripple value is applied to the generator 14 via the current rate of change controller 13, the gate pulse of the generator 14 fluctuates, and this fluctuation causes the power converter 15 to change.
output voltage fluctuates. Naturally, this fluctuation becomes larger as the gain of the current change rate control loop becomes larger. the result,
When the ripple fluctuation of the output voltage from the power converter 15 increases, it becomes impossible to stably commutate the switching elements of the power converter 15. Therefore, even though the gain of the current change rate control loop is originally required to be set high, it is actually limited. This is because tolerance is provided for ripple fluctuations in the output voltage of the power converter 15 so that the switching elements of the power converter 15 can stably commutate.

さらに、下達の如き制限によl光制御ループのゲインも
抑えられ、ひいては速度制御ループのゲインが抑えられ
ることになシ、最終的に速度応答が抑えられる結果とな
る。
Furthermore, such a restriction suppresses the gain of the optical control loop, which in turn suppresses the gain of the speed control loop, which ultimately results in a suppressed speed response.

第4図は、本発明に係るフィードバック制御系の制御方
式の実施例を示すブロック図である。第4図において、
上記構成と同一の構成要素には同一の符号を付して説明
を省略し、以下同様に取シ扱うものとする。
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the control method of the feedback control system according to the present invention. In Figure 4,
Components that are the same as those in the above configuration are given the same reference numerals, explanations thereof are omitted, and they will be handled in the same manner hereinafter.

第4図の実施例が第1図及び第2図の構成と異なる点は
、電流変化率フィードバック制御器18の出力部にスイ
ッチ34を設けると共に、該電流変化率フィードバック
制御器18からの出力信号から微分値(つまり、制御l
1dの変化分)が有    ゛るか否かを検出する電流
変化率有無検出器35を設け、電流変化率が一定基準値
以内のときは前記スイッチ34をオフとして電流変化率
フィード/<ツク信号vrbを零とするようにし、電流
変化率が一定基準値を超えたときは前記スイッチ34を
オンとして電流フィードバック信号vrbをつき合せ部
に供給するようにした点にある。
The embodiment of FIG. 4 differs from the configuration of FIGS. 1 and 2 in that a switch 34 is provided at the output section of the current change rate feedback controller 18, and the output signal from the current change rate feedback controller 18 is from the differential value (i.e., the control l
A current change rate presence/absence detector 35 is provided to detect whether or not the current change rate (1d change) is present, and when the current change rate is within a certain reference value, the switch 34 is turned off and the current change rate feed/ vrb is set to zero, and when the current change rate exceeds a certain reference value, the switch 34 is turned on to supply the current feedback signal vrb to the abutting section.

このような構成の動作を第5図及び第6図を参照して以
下に説明する。
The operation of such a configuration will be explained below with reference to FIGS. 5 and 6.

まず、電流の微分値が一定基準値以上であると検出器3
5で検出した場合は、該検出器35はスイッチ34をオ
ンとする。この結果、電流変化率制御ループが構成され
、電流変化率指令■rrに従って電流は変化率フィード
バック制御される。この場合、リミッタがかかるので、
yrr==lVrlで電流変化率指令の絶対値が一定と
なるため、電流変化率制御ループのみが動作することに
なる(第3図1o乃至tlの期間)。
First, if the differential value of the current is above a certain reference value, the detector 3
5, the detector 35 turns on the switch 34. As a result, a current change rate control loop is formed, and the current is subjected to change rate feedback control in accordance with the current change rate command RR. In this case, a limiter is applied, so
Since the absolute value of the current change rate command becomes constant at yrr==lVrl, only the current change rate control loop operates (periods 1o to tl in FIG. 3).

これは、did/dt ==一定であり、換言すれば、
電流Idの変化率が一定の場合であるので、電流制御ル
ープは第5図の如くなる。すなわち、電流制御器22は
一定の出力yrを出したままであり(第3図10乃至t
、の期間)、この時は、伝達関数22では電流制御は行
なわれず、電流変化率制御器23で’7 rが時定数T
rで積分されるのみのため、電流Idは時定数ΔTで変
化する。したがって、これらの関係は下式の如く与えら
れる1、次に、dId/dt 〜一定のとき、換言すれ
ば、電流工dの変化率が一定でない場合には、電流制御
ループは、第6図の如くなる。すなわち、電流制御器2
2は一定出力域から脱出し、伝達関数22及び23とが
同時に動作する状態である(第3図時刻t1乃至tlの
期間)。したがって、これらの関係は下式のようになる
This means that did/dt == constant, in other words,
Since this is a case where the rate of change of the current Id is constant, the current control loop becomes as shown in FIG. In other words, the current controller 22 continues to output a constant output yr (from 10 to t in FIG. 3).
, period), at this time, no current control is performed in the transfer function 22, and '7 r is set as the time constant T in the current change rate controller 23.
Since it is only integrated by r, the current Id changes with a time constant ΔT. Therefore, these relationships are given by the following equation 1. Next, when dId/dt is constant, in other words, when the rate of change of current d is not constant, the current control loop is as shown in FIG. It will be like this. That is, current controller 2
2 is a state in which the transfer functions 22 and 23 operate simultaneously after escaping from the constant output range (period from time t1 to time tl in FIG. 3). Therefore, these relationships are as shown in the following equation.

しかして、本実施例では、電流フィードバックVCbが
指令vCrに追従して電流の変化率が一定基準値以下に
なると電流変化率制御ループにおけるフィードバック信
号はスイッチ34がオフとなることによシ零となシ、電
流制御ループ(メジャーフィードバックループ)のみと
なる。
Therefore, in this embodiment, when the current feedback VCb follows the command vCr and the current change rate becomes below a certain reference value, the feedback signal in the current change rate control loop becomes zero because the switch 34 is turned off. No, there is only a current control loop (major feedback loop).

このように電流変化率ループをオフとしてフィードバッ
ク信号を零とするには、次のような意味がある。
Turning off the current rate of change loop and making the feedback signal zero has the following meaning.

すなわち、電流変化率制御ループの指令vrrと制御量
との間の閉ループゲインは1倍程度であるのに対し、電
流変化率制御ループが無い場合は指令■rrと制御量I
dとのゲインははるかに大となる。この結果、電流制御
ループのゲインが大きくなることになる。特に、電流断
続時は、電流変化率ループ制御器28の出力が実質的に
零であるということを鑑みても、電流変化率フィードバ
ックループをオフとしても問題がなく、かつ電流断続時
において、主回路抵抗が激増することによって電流制御
ループのゲインが低下することを、該検出器35からの
指令によシスイッチ34をオフとすることにより電流変
化率制御ループをオフとして、電流制御ループのゲイン
を上げることができる。この結果、応答の低下を改善す
ることができる。
In other words, the closed loop gain between the command vrr and the controlled variable in the current rate of change control loop is about 1, whereas in the absence of the current rate of change control loop, the closed loop gain between the command ■rr and the controlled variable I
The gain with respect to d is much larger. As a result, the gain of the current control loop increases. In particular, considering that the output of the current rate of change loop controller 28 is essentially zero when the current is intermittent, there is no problem even if the current rate of change feedback loop is turned off, and the main When the switch 34 is turned off based on a command from the detector 35, the current change rate control loop is turned off, and the gain of the current control loop is reduced due to a sharp increase in circuit resistance. can be raised. As a result, the decrease in response can be improved.

第7図は本発明の第2の実施例を示すブロック図でおる
。第7図に示す実施例が第4図に示す構成と異なるとこ
ろは、電流変化率制御器23を積分形であるとすると、
電流変化率フィードバック信号との突合せ点を該制御器
23の後にし、該検出器35に電流制御器22に入力す
る偏差を入力し、該変化率フィードバック信号を電流検
出′器27からの信号とした点にある。このように構成
させても同様の作用効果を奏し、かつ微分器を設ける必
要はなくなる。ここで、電流変化率は、偏差1vcr+
vcb+よシ得ている。
FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. The difference between the embodiment shown in FIG. 7 and the configuration shown in FIG. 4 is that if the current change rate controller 23 is of an integral type,
The point of comparison with the current change rate feedback signal is set after the controller 23, the deviation input to the current controller 22 is input to the detector 35, and the change rate feedback signal is combined with the signal from the current detector 27. That's the point. Even with this configuration, the same effects can be achieved, and there is no need to provide a differentiator. Here, the current change rate is the deviation 1vcr+
I'm getting vcb+.

第8図は、第7図の応用例であシ、第8図の構成と異な
るところは、変化率検出器45を微分回路と比較器とか
ら構成し、変化率検出器45にフィードバック信号vc
bを入力させた点にある。
FIG. 8 is an application example of FIG. 7, and the difference from the configuration in FIG.
It is at the point where b was input.

このように構成することによシ、上記実施例と同様の作
用効果を奏することができるものである。
With this configuration, the same effects as those of the above embodiment can be achieved.

上述のような構成は、アナログ制御方式で実現できるこ
とはもちろんのこと、当然にデジタル節制御方式でも実
現できる。上記電流レート制御をマイクロコンピュータ
で実現する場合には次の点が問題になる。
The above configuration can be realized not only by an analog control method but also by a digital node control method. When the above current rate control is implemented using a microcomputer, the following problems arise.

(1)アナログ方式では瞬時電流波形を利用して点弧位
相を決定しているのに対して、マイコンでは間歇的な電
流値しか利用できないこと。
(1) Analog systems use instantaneous current waveforms to determine the firing phase, whereas microcontrollers can only use intermittent current values.

(2)平均電流を制御するには平滑用のフィルタが入る
ので、遅れが生じる。このために、平均電流の変化分を
計算したのでは応答が悪くなること。
(2) A smoothing filter is required to control the average current, so a delay occurs. For this reason, calculating the change in average current will result in poor response.

(3)  サイリスタ変換器で制御される電流波形は脈
動するので、適当な点の値をサンプリングして検出した
のではレートが正しく得られない仁と。
(3) The current waveform controlled by the thyristor converter pulsates, so sampling and detecting the value at an appropriate point will not yield the correct rate.

以上のことを考慮して、ここでは第9図のような構成で
電流レートと平均電流を制御することにした。すなわち
、(1)平均電流Ifと瞬時電流lの2つの帰還量を用
いて制御する。(2)瞬時電流ifは点弧パルスが発生
した時点近傍の値を用いる。この点の電流値は制御演算
によって決められた値である。(3)電流検出を簡単に
するため、点弧パルスを割込パルスとして利用する。
In consideration of the above, it was decided here that the current rate and average current would be controlled using the configuration shown in FIG. That is, (1) control is performed using two feedback amounts: average current If and instantaneous current l. (2) For the instantaneous current if, a value near the time when the ignition pulse is generated is used. The current value at this point is a value determined by control calculation. (3) To simplify current detection, the ignition pulse is used as an interrupt pulse.

以下、第9図に示すマイクロコンピュータを用いたデジ
タル制御方式の構成を説明する。第9図において、符号
51はマイクロコンピュータ(マイコン)であり、マイ
コン51はその処理をした信号をゲートパルス発生回路
52に出力するようになっている。ゲートパルス発生回
路52は、その出力100をマイコン51に割込信号と
して印加できると共に、その出力をゲートパルス増幅器
53を介して電力変換器15に供給できる。また、54
は交流電源であ)、該電力変換器15に接続されている
。交流電源54と該電力変換器15との間に電流検出器
CTが接続されており、該検出器CTから検出された電
流は整流回路55で整流されて、その整流値を電流の瞬
時値itとしてアナログデジタル(AD)変換器56に
供給できると共に、フィルタ57を介して電流の平均値
Ifを介してAD変換器56に供給できるようになって
いる。このAD変換器56は、その変換出力がマイコン
51に供給できるようになっている。
The configuration of the digital control system using the microcomputer shown in FIG. 9 will be explained below. In FIG. 9, reference numeral 51 is a microcomputer, and the microcomputer 51 outputs a processed signal to a gate pulse generation circuit 52. The gate pulse generation circuit 52 can apply its output 100 to the microcomputer 51 as an interrupt signal, and can also supply its output to the power converter 15 via the gate pulse amplifier 53. Also, 54
is an AC power source) and is connected to the power converter 15. A current detector CT is connected between the AC power supply 54 and the power converter 15, and the current detected from the detector CT is rectified by a rectifier circuit 55, and the rectified value is converted into an instantaneous value of the current it. The current can be supplied to the analog-to-digital (AD) converter 56 as an average value If of the current, and can also be supplied to the AD converter 56 via a filter 57 and an average value If of the current. This AD converter 56 is configured so that its conversion output can be supplied to the microcomputer 51.

このように構成された電流制御系は次のように動作する
The current control system configured in this manner operates as follows.

まず、マイコン51杜点弧パルス発生毎に第10図の処
理を実行する。最初に、電流の瞬時値i 、 (n)、
平均値I f (n)を検出する(ステップ5ioo)
。点弧パルス発生直後(検出するので、瞬時値i 、 
(n)は点弧時点の電流を意味する。なお、nはn個目
のサンプリング時点を意味する。
First, the microcomputer 51 executes the process shown in FIG. 10 every time an ignition pulse is generated. First, the instantaneous value of the current i, (n),
Detect the average value I f (n) (step 5ioo)
. Immediately after the ignition pulse occurs (as it is detected, the instantaneous value i,
(n) means the current at the time of ignition. Note that n means the n-th sampling point.

次に、過電流、4象限切替の判定を行ったステップ81
01.8102)後に、次式の電流制御演算を行い、電
流レート指令fR@(n)を求める(ステップ8103
)。
Next, step 81 in which overcurrent and four-quadrant switching were determined.
01.8102), the following current control calculation is performed to obtain the current rate command fR@(n) (step 8103
).

’R@(”)”’±111−(IIC(n)  If(
n)l≧ε1のとき)・・・・・・・・・(5) il、、(n)=k。(IC(n) −I f (n)
 )(l I C(n) −I f(n) + <61
のとき)・・・・・・・・・(6) ただし%  jRsmはレート制限値、ε1は制限値に
達した時点の電流偏差である。
'R@('')'''±111-(IIC(n) If(
n) When l≧ε1) (5) il, , (n)=k. (IC(n) −I f (n)
)(l I C(n) −I f(n) + <61
(6) where %jRsm is the rate limit value, and ε1 is the current deviation at the time when the limit value is reached.

電流レート帰還量1it(n)を次式で求める(ステッ
プ8104)。
The current rate feedback amount 1it(n) is determined using the following equation (step 8104).

i、、、(n)==’l’r (11(n)  t、 
(n  1)/Td(”)  =”(7)Td (n)
−(”(n)−” (n−1) + ff/3)/2y
r f・・・・・・・・・(8) ただし、α(n)は点弧位相、fは電源周波数を示す。
i, , (n)=='l'r (11(n) t,
(n 1)/Td(”) =”(7)Td(n)
-("(n)-" (n-1) + ff/3)/2y
r f (8) where α(n) is the ignition phase and f is the power supply frequency.

ここで、第(7)式に示す電流レート帰還量! m t
 (n)が一定値以下であるか否かを判定する(ステッ
プ8105)。ステップ8105で電流レート帰還ti
酊が一定値以下であると判定されたときにはステップ5
106に移り、電流レート帰還量1it=oとしてステ
ップ8107に移る。しかし、ステップ5105で電流
レート帰還量1ntが一定値を超えていると判定された
ときにはステップ8107に移る。また、電流レート制
御演算は次式を用いて行う(ステップ8107)。
Here, the current rate feedback amount shown in equation (7)! m t
It is determined whether (n) is less than or equal to a certain value (step 8105). In step 8105, current rate feedback ti
If it is determined that the drunkenness is below a certain value, step 5
The process moves to step 106, where the current rate feedback amount 1it=o is set, and the process moves to step 8107. However, if it is determined in step 5105 that the current rate feedback amount 1nt exceeds a certain value, the process moves to step 8107. Further, the current rate control calculation is performed using the following equation (step 8107).

VC(n)=VC(n  1)+(in−(n)  1
ir(n))/Ti・・・・・・・・・(9) 最後に、逆余弦補正を行い(ステップ8108)、  
   □次式でα(n+1)を求める。
VC(n)=VC(n 1)+(in-(n) 1
ir(n))/Ti...(9) Finally, inverse cosine correction is performed (step 8108),
□ Find α(n+1) using the following formula.

α(n+t ) =cos−1vc(n)     、
、、、、、、、、Q(1このようにして得られたα(n
+1)をステップ5109でリミッタをかけて、ゲート
パルス発生回路に設定して1回の処理が終る。この処理
全点弧パルス発生毎に繰シ返すことによシ、レート制御
を含めた電流制御が行われる。なお、この処理tまとめ
て示すと、第11図のブロック綜図で表わされる。
α(n+t) = cos-1vc(n),
, , , , , , Q(1 α(n
+1) is applied with a limiter in step 5109 and set in the gate pulse generation circuit, completing one process. By repeating this process every time a firing pulse is generated, current control including rate control is performed. Incidentally, this processing t is collectively represented by a block diagram in FIG. 11.

なお、ステップ5itoはステップ5101で過電流と
判定されたときの電流制限処理を示し、ステップ511
1はステップ5102で4象限切替時点と判定されたと
きの切替制御を示すもので4ある。
Note that step 5ito indicates current limiting processing when it is determined that an overcurrent occurs in step 5101, and step 511
1 indicates the switching control when it is determined in step 5102 that it is the four-quadrant switching point.

ここで、第11図を簡単に説明すると、これは第4図に
IItぼ相当するので、相当する部分を第4図の構盛の
符号と同一のものを付すものとする。
Here, FIG. 11 will be briefly described. Since this corresponds to about IIt to FIG. 4, the corresponding parts will be given the same reference numerals as the configurations in FIG. 4.

また、第4図における■Cr、■Cb、■rr及びvr
bは、I ’@ I f@ ’IIs及びillがそれ
ぞれ相当する。また、スイッチSWは点弧パルス毎に閉
成され、それ以外は開放されていることを示している。
Also, ■Cr, ■Cb, ■rr and vr in FIG.
b corresponds to I'@I f@'IIs and ill, respectively. It also shows that the switch SW is closed for each ignition pulse, and is otherwise open.

上述のようなデジタル制御方式によっても本発明は実現
できるものである。
The present invention can also be realized using the digital control method as described above.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、メジャーフィードバ
ック信号及びマイナーフィードバック信号をもってフィ
ードバック制御する制御方式であって、制御量の変化率
が一定値以下であるときにマイナーフィードバック信号
を零としたので、フィードバックルーズの応答を向上で
きるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the control method performs feedback control using a major feedback signal and a minor feedback signal, and the minor feedback signal is set to zero when the rate of change of the control amount is below a certain value. This has the effect of improving feedback loose response.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の基礎となった静止レオナード速度制御
系を示すブロック図、第2図は第1図の電流変化率制御
ループ付電流制御系部分を示すブロック図、第3図は第
2図の制御系の動作を説明するために示す波形図、第4
図は本発明に係るフィードバック制御系の制御方式を示
すブロック図、第5図は第4図に示す制御方式が電流変
化率が一定変化率の場合の状態を示すブロック図、第6
図は第4図に示す制御方式が電流変化率が一定変化率で
きない場合の状態を示すブロック図、第7図は本発明の
他の弗施例を示すブロック図、第8図は同さらに他の実
施例を示すブロック図、第9図は本発明の実施例をマイ
クロコンピュータを用いて実現した場合の構成を示すブ
ロック図、第10図は第9図の構成の動作を説明するた
めに示すフローチャート、第11図は第9図の動作を説
明するために機能構成で示すブロック図である。 11・・・速度制御器、12・・・電流制御器、13・
・・電流変化率制御器、14・・・ゲートパルス発生器
、15・・・サイリスタ電力変換器、16・・・フィー
ドバック制御器、17・・・電流フィードバック制御器
、18・・・電流変化率フィードバック制御器、19・
・・直流電動機、20・・・速度発電機、22・・・電
流制御器12の伝達関数、23・・・電流変化率制御器
13の伝達関数、27・・・電流検出ゲイン、28・・
・電流変化率フィードバック制御器18の伝達関数、3
1・・・ゲートパルス発生器14及び電力変換器15の
伝達関数、34・・・スイッチ、35・・・電流変化率
有無検出器。 弔2図 も30 箔4−図 第7図 弔8図 c6 も9図 5′/ 1tJy 弔lI図 、Zt5’/
Fig. 1 is a block diagram showing the stationary Leonard speed control system that is the basis of the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing the current control system with current change rate control loop of Fig. 1, and Fig. 3 is a block diagram showing the current control system with current change rate control loop. Waveform diagram shown to explain the operation of the control system in Figure 4.
5 is a block diagram showing the control method of the feedback control system according to the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing the state when the control method shown in FIG. 4 has a constant current change rate, and FIG.
The figure is a block diagram showing a state when the control method shown in Fig. 4 cannot maintain a constant current change rate, Fig. 7 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and Fig. 8 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. 9 is a block diagram showing a configuration when the embodiment of the present invention is realized using a microcomputer, and FIG. 10 is shown to explain the operation of the configuration of FIG. 9. Flowchart FIG. 11 is a block diagram showing a functional configuration to explain the operation of FIG. 9. 11... Speed controller, 12... Current controller, 13.
... Current change rate controller, 14... Gate pulse generator, 15... Thyristor power converter, 16... Feedback controller, 17... Current feedback controller, 18... Current change rate Feedback controller, 19.
... DC motor, 20... Speed generator, 22... Transfer function of current controller 12, 23... Transfer function of current change rate controller 13, 27... Current detection gain, 28...
・Transfer function of current change rate feedback controller 18, 3
1... Transfer function of gate pulse generator 14 and power converter 15, 34... Switch, 35... Current change rate presence/absence detector. Funeral figure 2 is also 30 Foil 4-Figure 7 Funeral figure 8 c6 Mo9 figure 5'/ 1tJy Funeral lI figure, Zt5'/

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、基準入力信号とメジャーループフィードバック信号
とを比較した結果に基づいて形成した制御信号をマイナ
ーフィードバック信号と比較し、その比較結果から得た
操作量をもって制御対象を制御するフィードバック制御
系の制御方式において、上記制御対象における制御量の
変化率が所定値以下であるときに該マイナーフィードバ
ック信号を零とすることを特徴とするフィードバック制
御系の制御方式。 2、特許請求の範囲第1項記載のフィードバック制御系
の制御方式において、制御量の変化率は、メジャーフィ
ードバック信号を微分演算することによって得ることを
特徴とするフィードバック制御系の制御方式。 3、特許請求の範囲第1項記載のフィードバック制御系
の制御方式において、制御量の変化率は、基準入力信号
とメジャーフィードバック信号との比較結果から得るこ
とを特徴とするフィードバック制御系の制御方式。
[Claims] 1. A control signal formed based on the result of comparing a reference input signal and a major loop feedback signal is compared with a minor feedback signal, and a controlled object is controlled using the manipulated variable obtained from the comparison result. 1. A control method for a feedback control system, characterized in that the minor feedback signal is set to zero when the rate of change of the control amount in the controlled object is less than or equal to a predetermined value. 2. A control method for a feedback control system according to claim 1, wherein the rate of change of the control amount is obtained by performing a differential operation on a major feedback signal. 3. A control method for a feedback control system according to claim 1, characterized in that the rate of change of the control amount is obtained from a comparison result between a reference input signal and a major feedback signal. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63111503A (en) * 1986-10-29 1988-05-16 Fanuc Ltd Digital negative feedback control system

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63111503A (en) * 1986-10-29 1988-05-16 Fanuc Ltd Digital negative feedback control system

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