JPS6016195B2 - 直流電動機の制御装置 - Google Patents

直流電動機の制御装置

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JPS6016195B2
JPS6016195B2 JP54072044A JP7204479A JPS6016195B2 JP S6016195 B2 JPS6016195 B2 JP S6016195B2 JP 54072044 A JP54072044 A JP 54072044A JP 7204479 A JP7204479 A JP 7204479A JP S6016195 B2 JPS6016195 B2 JP S6016195B2
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output
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紘一 石田
浩 高橋
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/292Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC
    • H02P7/293Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC using phase control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電機子爵流の閉ループ制御をマィナループで行
ないながらメインループで速度の閉ループ制御を行なう
ような直流電動機の制御装置に関し、その目的とすると
ころは負何トルク変動に対する速度の制御性能を改善す
ることにある。
線材、捧鋼などの圧延機の駆動に使用されるサイリスレ
オナード直流他励電動機の速度制御では、圧延材が複数
スタンドにまたがっていて、各圧延機の速度制御精度は
製品の良否に直接的に影響するために、各圧延機の速度
は負何変動によらず一定に制御されることが望まれる。
圧延材先端が圧延ロールにかみ込んだ瞬間には、圧延ロ
ールの速度は瞬時降下し、過渡的に変動する。
生産性の向上、製品品質の向上のために高速圧延が要求
されるようになってくると、圧延材かみこみ時の急峻な
負何トルク変動分による圧延ロールの速度瞬時降下(イ
ンパクトドロップ)、速度回復時間(リカバリータィム
)を出来るだけ小さく制御する必要がある。従来、直流
他励電動機の速度制御には、電流制御系をマイナールー
プとしてもつサィリスタレオナードによる速度制御装置
が使用され遠応性の高い制御が行なわれているが、速度
調節器が比例積分動作のため、負何急変時の速度変動に
対する修正動作に時間遅れが伴い、速度変動を4・さく
するには限界があった。
この発明は上述の欠点を除去して、直流池励電動機の速
度制御において、負何急変時の速度のインパクトドロッ
プ、リカバリータイムをより小さく制御する制御装置を
提供するものである。
第1図は本発明の実施例を示すブロック図である。1は
従来のサィリスタレオナード速度制御装置を示す。
直流電動機Mの電機子回路への給電はサィリスタ変換器
THを介して行なわれる。電動機Mに連結された速度発
電機Tからの速度検出信号nは速度調節器3の入力回路
にフィードバックされる。速度調節器3は速度目標値信
号n*と速度検出信号nとの偏差(速度制御偏差)に応
じて電流目標値信号ia*を電流調節器4に与える。電
流調節器4はこの電流目標値鱈ia*に対する電流検出
器6からの電機子の電流実際値信号iaの偏差(電流制
御偏差)に応じた出力信号を発生する。この電流調節器
4の出力信号はサィリスタ変換装置のサィリスタに位相
制御された点弧パルスを与えるパルス発生器の制御入力
信号となる。また、界滋側には図示されていない公知の
自動界滋弱め制御装置が設けられていて、規定速度nB
以下では界磁一定制御であるが、規定速度以上では界磁
弱めによる逆起電庄一定制御が行なわれる。しかしなが
ら、これだけは負何7の急激なトルク変動に対して十分
な制御性能が得られないという問題点があることは既に
述べたとおりである。本発明は、従来のサィリスタレオ
ナード制御装置1に対し、状態観測器〔オブザーバ)を
組み合せて、負何トルク外乱を補償するようにしたもの
で、状態観測器は、電流実際値ia、速度実際値nを入
力とし、負何トルク外乱量7Lの推定値?Lの電流相当
鹿L,公Lの和むLバLを出力とし、この金LfをLを
従来の速度調節器の出力信号‘功。
算するようにしている。状態観測器の構成は第1図に示
すように、電動機起動時定数等価モデル8、乗算器9、
ゲインg,92の増幅器10,11、積分器12、ベー
ス速度設定器15、除算器13,14、不感帯演算要素
16より成り立っている。
状態観測器の動作は次のようになる。
例えば、負何トルク7Lが急増すると、7L増勢0→n
減少→ご;n−公<o→積分器12の出力iaL増加→
除算器出力?し増加→n減少の経過をたどり、令,◇は
n,でを推定・模擬した値となる。積分器8は電動機起
動時定数モデル(積分時定へ数TJ)であるので、積分
器12の出力ぐL及び除算器出力?Mと積分器8の出刀
命の肌こは今号句亭=◇M−?L ……‘1}の
関係が成り立ち、起動時定数TJ、電動機発生トルク?
M、負何外乱トルクぐLが正確に模擬されるならば、積
分器8の出力には、電動機速度実際値nの推定値鈴縛ら
れる。
電動機発生トルク7Mは、界磁磁束を◇、電動機逆起電
圧をEnとすれば、7M:Jia,En=nJ
….…”(2)より畠n‐ ‐‐‐‐‐‐
‐‐‐(3)すM=・1aの関係があり、界磁弱め制御
においてはOSn≦nB(ベース速度)では、ぐ=OB
=一定、nBSnSno(最高速度)では、Enを一定
制御して、ぐ=器こし剃って界磁力横まるので・電動機
発生トルクのシミュレーション値?Nは、ベース速度設
定器15の設定値nBと実際値nとをダイオード優先回
路で比較して、n≦nBではn8を、n>nBではnを
とり出し、除算器14の分母とし、分子に電流実際値i
aを加えることにより除算器出力より得られる。
即ち、o≦n≦n8で‘物=串nB<n<n灯沙:章n
で、En=1として正規化して考えれば・ んで三;・LBミ≦雪B‘4’ となる。
電動機においては、 TJ旨章=7N−九 ‐‐‐‐‐−側より、すL
が一定の場合は、外乱トルク丁Lに見うだけの7Mが発
生した丁M=7Lとなる。
1. ...・・縦 〜=Ji3=51a であるから 7Lに見う電流は、 1aLニn丁L ……(7)
となる。
たがってトルク推定値ぐLに対して除算器12の分子ま
たは積分器11の出力には、除算器分母をnとすれば、
へ へ ……■laLニ
=n 7Lとなっており、ヂLの電流換算値が得られる
このiaズを速度調節器出力△ia*‘幼0算して、i
a*=iaL+△ia*を電流指令とすれば、負何トル
ク外乱丁Lが増加すると、ia*増加→ia増加→↑M
増加し、7M=7Lとなり、その結果分=nとなる。即
ち状態観測器により外乱量と速度の推定値は実際値に追
従して動く。へ 〈 ヶL=ヶいlaL=iaLとなると、△ia*=oとな
り、電流指令値ia*は、状態観測器より供奪;れ今津
雫講義蓮肇昔努鴎喜義零安さ;さぞ鼻雲差分を速度調節
器が補償するので、実際の速度は設定値に一致する。
乗算器9カミなし・場合、?,」とづい〜の関係は、次
式のようになる。
z=n−n へ −&」 ケL=Sn .・・.・・〔9) n=(7M「L)洋 令{(ん一ぐL)−(一g.)ど}一三 より、 STJTJ 乍市L化M−子を若).1..・側 1十gins+上 nS2 g2 g2 となる。
ゲイン軌の反転増中要素1川ま、状態観測器内のループ
にある2ケの積分要素により生じる自励振動を抑制し、
安定化を計るものである入 へTJ=TJ,7M
=丁Mならば、 てL= でL 川叫し11)・
十gl ns+lnS2g2 g2 となるが、上式の分母のS,S2の係数にnが含まれて
いるため、nによりぐLの推定速度は変化してしまう。
nによらず、推定速度を一定とするために乗算器9を挿
入することにより、上式の分母のnは打消される。この
ときでL二 てL …
叫02)1十単l s十LS2g2 g2 となり&,軸を適切に選べば、nに無関係に負荷外乱ト
ルク?Lの推定値?Lを小さい時間遅れで得ることがで
きる。
積分要素12の入力信号は、外乱トルク量推定値食の電
流換算値iaLの微分値であるから・これをiaL‘功
o算して、?LふLを速度調節器の出力信号にすれば、
負何外乱急変時にiaを突き上げるので、速度のインパ
クトドロップをより減少させる効果がある。
この場合笹L‘ま不感帯要素を介するようにすれば、速
度実際値の検出用タコジェネレータに含まれるリップル
の影響を受けないように出来る。第2図は本発明の他の
実施例であり、この場合には第1図における掛算要素9
を最終段に置くことによって第1図における割算器13
が省略されている。
その他は第1図の場合と同じ構成である。この第2図の
場合の動作は実質的に第1図の場合と同じであることは
明らかであるので、その説明は省略する。この発明によ
れば、従来の速度制御系に、負何与る亀外流議事看護軍
事aも亀島菱微ひ篭麓葦簾種la,nから演算して出力
するような状態観測器を糊。
し、公LバLを速度調節器出力信号△ia*‘こ加算す
るようにしたことにより、従来の方式に比べて、速度調
節器出力はほとんど零付近で動かぎL暮傷露露畠鶴蓬状
出雲雲増裏声子さ湊導信号わゆる予測制御が行われ、速
度のインパクトドロップ、リカバリータィムを減少させ
る効果がある。TJ主今J,ヘキ7Mのとき‘ま式{I
Qより?L羊↑Lとなり誤差を生じるが、速度調節器の
積分作用によりこの誤差は補償され、速度実際値は精度
よく設定値に制御される。
更にこの方式によれば、速度制御ループの構成及び調整
は従来のままでよいため、試験・調整が簡単であり、ま
た状態観測器はIC回路により小価で安価に製作できる
この発明は、いままで説明した線材・捧鋼圧延機の駆動
用直流他励電動機制御の他に、熱間圧延機・抄紙機、工
作機械等に使用される直流池励電動機の速度制御に応用
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の互いに異なる実施例を示
すブロック図である。 1・・・サイリスタレオナード速度制御装置、2・・・
状態観測器(オブザーバ)、3・・・速度調節器、4・
・・電流調節器、−5・・・パルス発生器、6・・・電
流検出器、7…負何、8・・・起動時定数モデル、9・
・・乗算器、10,11・・・増幅器、12・・・積分
器、13,14・・・割算器、15・・・ベース速度設
定器、16・・・不感帯要素。 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 速度の閉ループ制御を行なう速度調節器の出力信号
    とと負何トルクに関連した信号との加算信号を、電機子
    電流閉ループ制御を行なう電流調節器に電流目標信号と
    して与え、しかも規定速度以上の範囲では界磁弱め制御
    を行なうようにした直流電動機の制御装置において、速
    度実際値信号および電機子電流実際値信号から前記負何
    トルクに関連した信号を出力信号として発生する状態観
    測器を設け、この状態観測器は電動機起動時定数モデル
    としての第1の積分器と、前記規定速度に相当する信号
    および速度実際値信号のうち大きいほうを優先して出力
    する優先回路と、電機子電流実際値信号を前記優先回路
    の出力信号で除算して電動機発生トルク相当信号を出力
    する除算要素と速度実際値信号と第1の積分器の出力信
    号との差を積分した信号を負何トルク相当信号として取
    り出すための第2の積分器と、この第2の積分器の入力
    信号を導かれる不感帯要素の出力信号と第2の積分器の
    出力信号とを加算する加算要素と、この加算要素の出力
    側もしくは第2の積分器の入力側に挿入され前記優先回
    路の出力信号を係数として乗算する乗算要素とから構成
    し、前記除算要素からの電動機発生トルク相当信号と第
    2の積分器を介して得られる負何トルク相当信号との差
    を第1の積分器の入力信号として与え、前記乗算要素も
    しくは前記加算要素の出力信号を状態観測器の出力信号
    として取り出すようにしたことを特徴とする直流電動機
    の制御装置。
JP54072044A 1979-06-08 1979-06-08 直流電動機の制御装置 Expired JPS6016195B2 (ja)

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JPS55166488A JPS55166488A (en) 1980-12-25
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58123394A (ja) * 1982-01-18 1983-07-22 Hitachi Ltd 交流電動機の制御装置
JPS5910190A (ja) * 1982-07-05 1984-01-19 Toshiba Corp 圧延機の速度補償装置
JPS5939411A (ja) * 1982-08-27 1984-03-03 Toshiba Corp 圧延機の速度補償装置
JPS6020785A (ja) * 1983-07-14 1985-02-02 Toshiba Corp 誘導電動機の有効負荷電流検出装置
JPS60254201A (ja) * 1984-05-30 1985-12-14 Toshiba Corp 制御装置
JPS6142286A (ja) * 1984-08-02 1986-02-28 Hitachi Ltd 電動機の速度制御方法

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JPS55166488A (en) 1980-12-25

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