JPS5950334A - 動力伝達系試験機駆動用直流電動機の制御装置 - Google Patents

動力伝達系試験機駆動用直流電動機の制御装置

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JPS5950334A
JPS5950334A JP57159556A JP15955682A JPS5950334A JP S5950334 A JPS5950334 A JP S5950334A JP 57159556 A JP57159556 A JP 57159556A JP 15955682 A JP15955682 A JP 15955682A JP S5950334 A JPS5950334 A JP S5950334A
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JP
Japan
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feedback signal
torque
minor
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torsional vibration
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Jiro Ito
二郎 伊藤
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D19/00Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase
    • G05D19/02Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase characterised by the use of electric means

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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
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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】 本発明は自動車の動力伝達系等の試験機用駆動直流電動
機の制御に係り、特に、試験機特有の低周波軸捩り振動
共振を減衰せしめる軸捩り振動減衰制御方法に関する。
自動車の動力伝達系(トランスアクスル、トランスミッ
ション等、以下供試体と略称)の試験機の概要を第1図
に示す。駆動直流電動機1(以下DCMMと称す)、軸
トルクを検出するトルクメータ4(以下T/Qと称す)
、供試体3出力軸側の動力を吸収する吸収直流電動機2
(以下DCMAと称す)及び回転検出用パイロット発電
機5(以下PGと称す)より構成されている。動力の伝
達を安定して行なうため各DCMの制御は必然的にDC
MMが定速度制御(以下AS、Rと称す)、DCMAは
定電流制御(以下ACRと称す)又は定トルク制御(以
下ATR,と称す)となる。
本発明の軸捩り振動減衰制御はDCMMに対して有効で
ある。か\るD CMMの従来ASR制御における軸捩
り振動の影響とその問題点について述べる。
その前に、このような試験機が一般産業機械に対して比
較的低周波(3Hz〜7H2)の軸捩り振動が顕著に生
じる理由について述べる。試験機では軸トルクの測定は
必須である。そのため、第1図に示すようなT/Q4が
設けられている。T/Qは衆知のように、T/Qに内蔵
のテンションバー等の捩り角により、トルクを検知する
。即ち、原理的にいってそのバネ常数は低い値をとる。
(T/Qの容量にもよるが伝達シャフト系が10104
J(、、’m/l(、AD)、t−ダーに対してT/Q
 (Dそれは102(kg、 m、/gAp ’]のオ
ーダーとなる)、共振振動周波数は下式で示されるから
、周波数は必然的に低い直となる。
第1図に構成される試験機の軸捩り振動を考察する。そ
の関係機械系の物理常数を第2図に、ブ[スツクダイヤ
グラムを第3図に示す。第2図、第3図における各記号
は以下の通りである。
J、二I)CMM供試体出力軸換算慣性能率(kg6m
、5ec2) J 2 : DC’MA慣性能略[kg、m、 s’e
c2:]1(:トルクメータバネ常数[k g、 m/
RAD]ω1 :トルクメータ入力軸側角速度 〔几AD/SeC〕 ω2 :トルクメータ出力軸側角速度 〔1もAD/5eC) 勿論、試験機でも、完全な2マス系ではなく共振振MI
U数は最低周波数の1次以外にも、1次以降の振動数が
存在する。しかし、制御系とのか\わりを考斯する場合
、1次の系が問題となる。又1次の振動は最も低いバネ
常数の点を節点とする2マス系に近似できるので第2図
のモプ/L、で評価しても問題ないと言える。
第3図−第2図に対するフロックダイヤグラムである。
第3図中の記号Cは寸さつ(kg、m/RAD /s 
ec 、:l i示している。後でその詳細を述べるか
、とのまさつCは減衰を考える上で非常にi[となる。
第3図においてω1/T、の伝達関数を求めると、 ・・・・・・・・・・・・・・・(2)となる。(2)
式を2次系の一般式に書き直すと、但−し、 となる。
(3)式の周波数lrh性を、3=’Jωとおいてボー
ド線図を作成すると第4図のようになる。いう寸でもな
く、0人が共振角周波数、Mpか共振時の倍率のピーク
値全示し、MPは下式で示される。
Mp”□−−・・・・・・・・・・・・・・・(8)2
ζAJ’TでマT− 仮に、壕さつCが存在しないとすれば、MPN理論的に
は無限大となる。
以上、軸捩り振t■υの機械系のみの周波数特性につい
て述べてきた。次に、DCMhllのAs几制御系と軸
捩り振動の共振角周波数のか\わりについて述べ従来技
術での問題点を明らかにする。
A311.制御系は第5図に示すように、ω1をフィー
ドバックとする制御系であるからして、そのループ内に
第3図のブロック図を含有する。即ち、第6図に示すよ
うに、A S Rfl+’I n系のホード線図に対し
て第4図の機械系軸捩り振動の周波数特性が1(畳する
形となる。こ)1.より明らかなように、共振角周波級
ω人におけるピーク値Mpがゲイン21.0となると匍
制御系+機械系全体ループで0人で励振現象を生じるこ
とになり、振動は収斂しないで持続又は発散して1つた
く運転不能に陥る。
試験機等回!J:運動にメ・]するJjらはほとんど存
在しない。考えられるものは軸受程度であるか本来軸受
は÷キチは極力無くしているものであり期待できない。
したかつて、ピーク値M F’は非常に太きく40ct
b〜50dbに達するのが一般的である。
従来、この励1辰現象を防止するため、第1に制御系の
交差角周波数(以−トωCとする)を下げる手段がとら
れていた。衆知のように1/ωCは制御系の応答時定数
と考えることができるので、ω。
を下げることは制御系の応答劣化を招く。ちなみに、ω
A二5Hz 、MP:40d bとすればωcの上限は
約0.3となる。ωC二0.3は一般の制御系の1/3
0位の値であって、制御系の応答劣化は者しいものとな
る。第2 VC−フィードバック系に遅れ袂素又はフィ
ルタ全挿入する方法もとらノ′1.でいた。こ九らの方
法は制御系の安全性全劣化させると共に、〜フィルタは
共振角周波数0人が固定値でないと有効でに4<、試験
機のようにωAか供試体キャーシフト又1l−1:’C
の釉g(によって、変化する場合は採用できないという
欠点かあった。
不発191の目的は共振角周波数におりる共振ピーク値
を制御系で減衰させて、応答系定性の確保が可能な軸捩
り振動減衰制御装置全提供するV−ある。
機械系でほとんど期待できない’1.4’r、即ち、減
トL璧累を制御系で得る手段として、本発明はトルクメ
ータからのトルクフィードバック信号葡用いるものであ
2)。
トルクメータのトルク検出原理rJ1前記のようV(−
下式で示される。
TT=KT(θ1−02)   ・・・・・・・・・・
・・・・・(9)但し、 TT:)ルクメータ検出トルク KT :トルクメータテンションハーバネ常数θl :
入力軸角度 θ2 :出力軸角度 これより明らかなよつンこ、第3図で(9)式はT2 
→ TQ 1(−シ −(T ω → θ   ω  → θ 1+     2 に対応する。(但し、ω1.ω2は角速度、θ1゜θ2
は角度であるが、これは単なるティメンジョンの問題で
ある。第3図を01.θ2で表わせば、0=−であるか
ら C−→ C8 となることはいうまでもない。) 以上は第3図におけるトルクT2の物理量をトルクメー
タよりのフィードバック電気信号で検知可能であること
を意味している。それは第3図のKが機械系で最も低い
バネ常数であり、即ち、トルクメータのバネ常Ky、で
あるから正当の帰結である。したカ・つで、制御系で減
衰要素金もたせる手段の確保が可能となる。共振角周波
数における共振ビーク値を減衰させれば、それだけ制御
系のωck上げることかできる。
以−ト、本発明の一実施例を第5図ないし?I、7図に
より説明する。
まず、第5図で本発明の一実施例の制御ブロック図を説
明する。第5図で、点線内のブロック以外tま従来のA
 S Rftj制御ブロックを示している。その記号は
以下の通りである。
GhsR:’ASlも制御補償伝達関数Fc :マイf
−ACR制御フィードバック・ゲイン Tc:マイナーACR,制御系時定数 ζφ:DCMMトルク系数(TI/1.)Tcl :微
分アンプゲイン Tc2:9分アンプゲインおくれ時定数TTはT/Qよ
りのフィードバック信号トルク値である。11Tを微分
し2でマイナーACI(にフィードバックして(C)の
閉ループを構成する。1゛c1を調整して、(C)の閏
ループヶ第3図の4−a’>Cと等価とすることかでき
る1、すなわち、Tc2ご0.TcユOとすれば、 Telをh周整ずれば を得る。
第5図を具体的に実施する手段を第7図に示す。
以下、第7図によl)説明する。PG5で検出した回転
フィードバック信号と回転設定器11のパターン信号を
突合わせ、その偏差kA8R制御回路9で増幅し、以下
、マイナーA CR回路8、パルス位相器7を介してザ
イリスター整流装置6の点弧角を制御IL、D’CM、
Mlの回転を制征1する。
本発明ではT/CJ4よりのフィードバック信号を、(
5Anアツプ12、t5cf’?l抵MLi 13 、
14、演算コンデンサー15、ケイン調整用可変抵抗器
16より構成されるアナ「フグ微分器を経て、マイナー
ACIも回路8にフィードバックさぜる。なお、図中1
0は変流器、17は交流電源である。
そして、第5図に示すループ(C)か具体的に構成され
ることになる。
衆知のようVc−リイリスターレオナード方式のAS 
it制伺のマイツー−ACItは非猟に高い応答が得ら
れる。そのオーターは、Tc < 4 Crn5 )A
CRのωCで300〜500〔■もAD/SeC〕であ
る。
本発明はこのマイナーAC)Lが高い応答を示すことも
一つのポイントとなっている。又、微分器は対ノイズを
考慮して不完全微分とせざるを得ない。この値は可能な
限り小、さ、くおさえる。
こうすることによって、第5図のループ(C)の応答は
ωCで300 CiもAD/5eC)以上全確保するこ
とができ、第3図の甘さつCと等個性を持たせることか
できる。又、その量は微分器のケインを調整することで
可変にてきる。
こうして、制御系で機械系の軸捩り振動を減衰させるこ
とができる。共振角周波数における共振ピーク値を押え
ることは、第6図でωC’ 、 Mp’を従来技術とす
れば、ピーク値kMpに減衰した分ωCをそれだけ上げ
ることができ、制御系の応答が確保される。減衰は従来
の115〜1/10が可能であり、ちなみに従来のピー
ク値4Q〔db:]が4〜8〔db〕に減衰することは
、ωCが従来の0.3 [1(、AIJ/SeC) ’
に約10〔几AD /S e c )位まで」−げるこ
とになり、その効果は太きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は動力伝達系の試験機の側面図、第2図は機械系
軸捩り振動モデル図、第3図は第2図に対応するブロッ
ク図、第4図は第3図のブロックにおける周波数特性を
示すボード線図、第5図は本発明における減衰制御を示
すブロック図、第6図は制御系と機械振動共振のが\ゎ
リヲ示すボード線図、第7図は本発明の一実施例の制御
回路図である。 12・・・演算アンプ、13.14・・・演初抵抗器、
15・・・演算コンデンサ、16・・・可変抵抗器。 180 茅 1 目 茅2目 茅3 目

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、  M力伝達系のトルクメータを具備する試験機の
    駆a電動機の定速度制御装置において、前記トルクメー
    タの帰還信号を微分する微分器と、前記微分器の微分値
    か定速度制御のマイナー電流制御系に帰還するように構
    成したことを特徴とする軸捩り振動減衰制御装置。
JP57159556A 1982-09-16 1982-09-16 動力伝達系試験機駆動用直流電動機の制御装置 Granted JPS5950334A (ja)

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