JPS602089A - 速度制御装置 - Google Patents
速度制御装置Info
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- JPS602089A JPS602089A JP58107958A JP10795883A JPS602089A JP S602089 A JPS602089 A JP S602089A JP 58107958 A JP58107958 A JP 58107958A JP 10795883 A JP10795883 A JP 10795883A JP S602089 A JPS602089 A JP S602089A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements 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
- H02P7/18—Arrangements 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
- H02P7/24—Arrangements 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
- H02P7/28—Arrangements 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
- H02P7/285—Arrangements 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
- H02P7/2855—Arrangements 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 whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、電動機の速度制御装置に係シ、特に電動機に
かかる負荷の急激な変動による速度変動を最少におさえ
る機能を有した速度制御装置に関する。
かかる負荷の急激な変動による速度変動を最少におさえ
る機能を有した速度制御装置に関する。
電動機の速度制御装置は、通常、マイナーループに電流
制御系をもち、かつ大ループとして、速度検出器からの
速度信号を帰還量とした、フィードバック速度制御装置
となっている。この従来の装置では、電動機に加わる負
荷が急変した場合は、必ず速度変動が生じ、その速度変
動の量に応じて速度制御器よりマイナールーズの電流制
御系にその負荷変動を補償するだめの電流指令を出して
いた。このような構成のため、負荷変動に対する速度変
動を少なくしようとすると、速度制御系の応答をあげざ
るを得なくなるが、これは種々な根械的制限や電気的制
限のために限界があり、十分な改善ができないという欠
点があった。
制御系をもち、かつ大ループとして、速度検出器からの
速度信号を帰還量とした、フィードバック速度制御装置
となっている。この従来の装置では、電動機に加わる負
荷が急変した場合は、必ず速度変動が生じ、その速度変
動の量に応じて速度制御器よりマイナールーズの電流制
御系にその負荷変動を補償するだめの電流指令を出して
いた。このような構成のため、負荷変動に対する速度変
動を少なくしようとすると、速度制御系の応答をあげざ
るを得なくなるが、これは種々な根械的制限や電気的制
限のために限界があり、十分な改善ができないという欠
点があった。
本発明の目的は、その速度制御系、電流制御系の応答速
度を特に速くすることなく、負荷の急変に対して速度変
動を十分抑圧できる速度制御装置を提供するにある。
度を特に速くすることなく、負荷の急変に対して速度変
動を十分抑圧できる速度制御装置を提供するにある。
本発明は、速度信号と電流信号よシ、簡単な演算で瞬時
に電動機にかかっている負荷トルクを推定し、その推定
値に応じて速度制御器を経由しないで、電流指令を出力
してトルクを補償し、速度変動が生じないようにしそこ
とを特徴とするものであるっ 〔発明の実施例〕 以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
に電動機にかかっている負荷トルクを推定し、その推定
値に応じて速度制御器を経由しないで、電流指令を出力
してトルクを補償し、速度変動が生じないようにしそこ
とを特徴とするものであるっ 〔発明の実施例〕 以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
第１図は、サイリスタレオナード装置と呼ばれている、
直流電動機の速度制御装置の従来例を示すブロック図で
ある。サイリスタによる逆並列三相全波整流全波制御回
路１により、三相交流電圧ｅＡＣは全波整流全波制御さ
れ、正流電動機２にがかる直流電圧が可変制御される。
直流電動機の速度制御装置の従来例を示すブロック図で
ある。サイリスタによる逆並列三相全波整流全波制御回
路１により、三相交流電圧ｅＡＣは全波整流全波制御さ
れ、正流電動機２にがかる直流電圧が可変制御される。
直流電動機２に流れる電流■よは、交流側に設置した変
流器ｃＴおよび電流検出器５によシ、瞬時に等価直流電
流■として検出され、マイナー電流制御系の帰還信号と
なる。速度は、直流電動機２に直結されたパルスゼネレ
ータ、レゾルバ等の速度センサー３と速度検出器７によ
り、精密にかつ時間遅れなく（あったとしても速度制御
系に問題とならない程度の速さで）速度帰還信号■とし
て速度指令Ｖｐと比較され、その偏差が速度制御器４に
入力され、電流指令Ｉｐが出力される。更に電流指令Ｉ
Ｐと等価直流電流■の偏差に応じて電流制御器６を介し
て全波制御回路１が制御され、目的の速度Ｖｐが得られ
るよう直流電流が制御される。
流器ｃＴおよび電流検出器５によシ、瞬時に等価直流電
流■として検出され、マイナー電流制御系の帰還信号と
なる。速度は、直流電動機２に直結されたパルスゼネレ
ータ、レゾルバ等の速度センサー３と速度検出器７によ
り、精密にかつ時間遅れなく（あったとしても速度制御
系に問題とならない程度の速さで）速度帰還信号■とし
て速度指令Ｖｐと比較され、その偏差が速度制御器４に
入力され、電流指令Ｉｐが出力される。更に電流指令Ｉ
Ｐと等価直流電流■の偏差に応じて電流制御器６を介し
て全波制御回路１が制御され、目的の速度Ｖｐが得られ
るよう直流電流が制御される。
第２図は、第１図の速度制御装置の等価回路を示してお
り、電動機２の角速度ωは、電機子電流■ムと負荷トル
クＴＤによシ表わすと、Ｊを電機子の慣性能率、ρφを
電動機の逆起電圧定数としたとき、 で与えられる。但しＳはラプラス演算子である。
り、電動機２の角速度ωは、電機子電流■ムと負荷トル
クＴＤによシ表わすと、Ｊを電機子の慣性能率、ρφを
電動機の逆起電圧定数としたとき、 で与えられる。但しＳはラプラス演算子である。
従って負荷ＴＤが外乱によシ変化したとき、それに追随
して電流■ムを変化させることができれば、角速度ωは
全く変動しない。即ち、従来は、この補償すべき電流Ｉ
Ａの変化分が速度制御器４の出力、つｇ電流指令値Ｉｐ
として、ωの変動に応じて与えられていた。しかし、こ
れでは速度制御器４、電流制御器６の応答に大巾に左右
され、これらの応答速度の限界のだめに高速性がはばま
れていた。
して電流■ムを変化させることができれば、角速度ωは
全く変動しない。即ち、従来は、この補償すべき電流Ｉ
Ａの変化分が速度制御器４の出力、つｇ電流指令値Ｉｐ
として、ωの変動に応じて与えられていた。しかし、こ
れでは速度制御器４、電流制御器６の応答に大巾に左右
され、これらの応答速度の限界のだめに高速性がはばま
れていた。
そこで本発明は、逆起電圧定数ρφおよび慣性能率Ｊを
シミュレーションによ請求め、それぞれをρφ、、Ｊ８
として与えておき、現在の直流電動機２に与えられてい
る電流の検出値ＩＡにより角速度ωの推定値ω、をめる
と、 となる。今、ρφ。、Ｊ、は正確にρφ、Ｊをそれぞれ
シミュレートしているとし１．Ｊ＝Ｊ、。
シミュレーションによ請求め、それぞれをρφ、、Ｊ８
として与えておき、現在の直流電動機２に与えられてい
る電流の検出値ＩＡにより角速度ωの推定値ω、をめる
と、 となる。今、ρφ。、Ｊ、は正確にρφ、Ｊをそれぞれ
シミュレートしているとし１．Ｊ＝Ｊ、。
ρφ−ρφ、とみなして式（２）を（１）へ代入すると
１、’、Ｔｎ ＝Ｊ−ｓ（ω、−ω） ・・・・・・
（３）が得られる。式（３）は、電流Ｉ＾からめたω、
と、角速度ωとから負荷ＴＤが推定できることを示して
いる。但し、ここで問題となるのは、ρφ、Ｊのシミュ
レーションの正確度、およびいずれにしろ微少な速度変
化を′とらえる必要があるだめ、速度検出精度である。
１、’、Ｔｎ ＝Ｊ−ｓ（ω、−ω） ・・・・・・
（３）が得られる。式（３）は、電流Ｉ＾からめたω、
と、角速度ωとから負荷ＴＤが推定できることを示して
いる。但し、ここで問題となるのは、ρφ、Ｊのシミュ
レーションの正確度、およびいずれにしろ微少な速度変
化を′とらえる必要があるだめ、速度検出精度である。
しかしこれらは、今日発達しているディジタル化技術、
マイコン等を使用すると、これらの精度上の問題は解決
する。そこで、以上の系を等価回路で示すと第３図とな
る。この系で角速度ωと電流ＩＡを入力として負荷ＴＤ
がめられている。第３図では更に、この負荷ＴＤに１／
ρφ、を乗じて式（１）のωを一定にする電流Ｉ人に換
算し、更にこれにＦｃを乗じて電流検出系ＣＴ、５の出
力電源値ＩＤに換算している。このＩＤを第２図の速度
制御器４の出力に加えると、負荷■。の変動によるωの
変動を抑圧する制御入力とすることができる。但し、第
３図のままであると、常に電流ＩＡが積分されている（
要素１／（Ｊ、 Ｓ）によ＃））ので、ωの推定値ω、
が無限大となる可能性がある。このため第３図を、第４
図に示すように等価変換して制御系を簡単化する必要が
ある。即ち、電動機の角速度ωを慣性能率の推定値Ｊ、
と逆起電圧定数の推定値ρφ、の関数で微分し、それと
電動機電流ＩＡとの差によシ、負荷外乱電流ＩＤを推定
する方法とする。また、このＩｎを電流指令Ｉｐに加え
たのでは、従来の場合と同様に電流制御系６の応答に左
右されるから、電流制御系６の応答を補償すべく伝達画
数０４ＮＶをとおした補正信号ＩＤＯとして電流指令値
Ｉｐに加えて電流制御系６に与える。通常電流制御系６
の伝達画数Ｇｃは一次遅れ系であるので、伝達画数ＧＸ
Ｎｖは一次進み系とすればよい。
マイコン等を使用すると、これらの精度上の問題は解決
する。そこで、以上の系を等価回路で示すと第３図とな
る。この系で角速度ωと電流ＩＡを入力として負荷ＴＤ
がめられている。第３図では更に、この負荷ＴＤに１／
ρφ、を乗じて式（１）のωを一定にする電流Ｉ人に換
算し、更にこれにＦｃを乗じて電流検出系ＣＴ、５の出
力電源値ＩＤに換算している。このＩＤを第２図の速度
制御器４の出力に加えると、負荷■。の変動によるωの
変動を抑圧する制御入力とすることができる。但し、第
３図のままであると、常に電流ＩＡが積分されている（
要素１／（Ｊ、 Ｓ）によ＃））ので、ωの推定値ω、
が無限大となる可能性がある。このため第３図を、第４
図に示すように等価変換して制御系を簡単化する必要が
ある。即ち、電動機の角速度ωを慣性能率の推定値Ｊ、
と逆起電圧定数の推定値ρφ、の関数で微分し、それと
電動機電流ＩＡとの差によシ、負荷外乱電流ＩＤを推定
する方法とする。また、このＩｎを電流指令Ｉｐに加え
たのでは、従来の場合と同様に電流制御系６の応答に左
右されるから、電流制御系６の応答を補償すべく伝達画
数０４ＮＶをとおした補正信号ＩＤＯとして電流指令値
Ｉｐに加えて電流制御系６に与える。通常電流制御系６
の伝達画数Ｇｃは一次遅れ系であるので、伝達画数ＧＸ
Ｎｖは一次進み系とすればよい。
第５図は以上の本発明の制御方法を具現するだめの実施
例を示すブロック図で、演算要素８〜１２が従来の第２
図の回路に付加されている。これらの各要素は、例えば
マイコン等で容易に実現されるものである。このうち要
素１１は、電流検出系ＣＴ及び５の検出感度Ｆｃに対し
、１／ＦＣを検出電流■に乗じてＩＡをめる。一方、第
４図の微分要素Ｊ、ｓ／ρφ。に対応して本実施例では
微分要素９を設けている。ことで１／Ｈ８が乗じておる
のは検出速度■を、速度検出感度Ｈｓで除して角速度ω
とするためである。そしてこれらの差から、第４図と同
様に要素１０及び−次遅れ要素１２を介してＩＤＯが算
出され、電流指令値ＩＰと加えられている。なお推定回
路８は慣性能率及び逆起電圧係数の各推定値Ｊ０及びρ
φ、をシミュレートするものであるが、直流電機２が界
磁制御性の場合には、係数ρφは速度■の関数となるだ
め、点線で示した経路で速度Ｖを推定回路８へと９込ん
でいる。
例を示すブロック図で、演算要素８〜１２が従来の第２
図の回路に付加されている。これらの各要素は、例えば
マイコン等で容易に実現されるものである。このうち要
素１１は、電流検出系ＣＴ及び５の検出感度Ｆｃに対し
、１／ＦＣを検出電流■に乗じてＩＡをめる。一方、第
４図の微分要素Ｊ、ｓ／ρφ。に対応して本実施例では
微分要素９を設けている。ことで１／Ｈ８が乗じておる
のは検出速度■を、速度検出感度Ｈｓで除して角速度ω
とするためである。そしてこれらの差から、第４図と同
様に要素１０及び−次遅れ要素１２を介してＩＤＯが算
出され、電流指令値ＩＰと加えられている。なお推定回
路８は慣性能率及び逆起電圧係数の各推定値Ｊ０及びρ
φ、をシミュレートするものであるが、直流電機２が界
磁制御性の場合には、係数ρφは速度■の関数となるだ
め、点線で示した経路で速度Ｖを推定回路８へと９込ん
でいる。
以上の本発明によシ付加した制御系は、特に負荷外乱に
対する速度制御を補助するもので、しかもマイナールー
プとしてはそのループゲインは１となる。このためノヘ
ンテングの心配のない全く安定した制御系である。また
正確さが必要とされる推定値ρφ、、Ｊ、についても、
少々の誤差は元来の速度制御系の外乱要素として、最終
的に速度制御系の応答で補正されるから、従来の速度制
御系の応答よシ悪くなる心配は全くない。第６図は、第
５図の実施例の負荷外乱に対する変動の様子を、従来装
置と比較したもので、時間（横軸）の経過に対し、上方
向の縦軸で示した電流ＩＡ％下方向の縦軸で示した角速
度ωの外乱に対する追随性能が示されている。一点鎖線
で示した従来装置の応答に比べ、メ印の点線で示された
本装置の特性がきわめて改善されていることがわかる。
対する速度制御を補助するもので、しかもマイナールー
プとしてはそのループゲインは１となる。このためノヘ
ンテングの心配のない全く安定した制御系である。また
正確さが必要とされる推定値ρφ、、Ｊ、についても、
少々の誤差は元来の速度制御系の外乱要素として、最終
的に速度制御系の応答で補正されるから、従来の速度制
御系の応答よシ悪くなる心配は全くない。第６図は、第
５図の実施例の負荷外乱に対する変動の様子を、従来装
置と比較したもので、時間（横軸）の経過に対し、上方
向の縦軸で示した電流ＩＡ％下方向の縦軸で示した角速
度ωの外乱に対する追随性能が示されている。一点鎖線
で示した従来装置の応答に比べ、メ印の点線で示された
本装置の特性がきわめて改善されていることがわかる。
例えば電流ＩＡが定常値に落つくのに、従来装置ではＴ
＾＝０．２５秒、本装置ではＴｏ＝０．０７秒、角速度
ωの最大変動量は従来装置でσＡ ＝＋０．７８ ｒａ
ｄ／ＳＣｆ、本装置ではσＤ ＝ ０．２３ ｒａｄ
／ｓｅａとなっており、きわめて大きな改善効果が得ら
れているのがわかる。
＾＝０．２５秒、本装置ではＴｏ＝０．０７秒、角速度
ωの最大変動量は従来装置でσＡ ＝＋０．７８ ｒａ
ｄ／ＳＣｆ、本装置ではσＤ ＝ ０．２３ ｒａｄ
／ｓｅａとなっており、きわめて大きな改善効果が得ら
れているのがわかる。
なお以上の説明は、すべて直流電動機を例としたが、全
く同様に交流電動機の速度制御系にも容易に適用出来る
ことは明らかである。
く同様に交流電動機の速度制御系にも容易に適用出来る
ことは明らかである。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電動
機の負荷変動に対して胎と速度変動を生じない優れた速
度制御が行えるという効果がある。
機の負荷変動に対して胎と速度変動を生じない優れた速
度制御が行えるという効果がある。
第１図は従来の直流電動機の速度制御装置のブロック図
、第２図は第１図のブロック図の等価回路を示す図、第
３図は本発明の特徴とする負荷推定部の等価回路図、第
４図は第３図の等価回路を等価変換した等価回路図、第
５図は本発明の一実施例を示す図、第６図は本実施例の
シミュレーション結果を示す図である。 １・・・三相全波整流全波制御回路、２・・・電動機、
３・・・速度センサ、４・・・速度制御器、訃・・電流
検出器、６・・・電流制御器、７・・・速度検出器、訃
・・推定回路、９〜１２・・・演算回路。 代理人 弁理士 秋本正実 Ｖ 第 ２ 図 第 ３ 口 第 ５ の 丞 乙 囚
、第２図は第１図のブロック図の等価回路を示す図、第
３図は本発明の特徴とする負荷推定部の等価回路図、第
４図は第３図の等価回路を等価変換した等価回路図、第
５図は本発明の一実施例を示す図、第６図は本実施例の
シミュレーション結果を示す図である。 １・・・三相全波整流全波制御回路、２・・・電動機、
３・・・速度センサ、４・・・速度制御器、訃・・電流
検出器、６・・・電流制御器、７・・・速度検出器、訃
・・推定回路、９〜１２・・・演算回路。 代理人 弁理士 秋本正実 Ｖ 第 ２ 図 第 ３ 口 第 ５ の 丞 乙 囚
Claims (1)
- １、′６Ｌ動機の速度検出値と速度目標値との偏差によ
り電機子電流の指令値を算出し、該、電機子電流の指令
値と実際に検出された電機子電流の検出値との偏差が零
となるように電機子への印加電圧を制御するように構成
した速度制御装置に於て、電動機の逆起電圧係数及び電
機子の質性能率を推定する推定手段と、該手段によシ推
定された逆起電圧係数及び質性能率と上記検出された電
機子電流及び速度検出値とから電動機負荷の変動量を算
出する負荷算出手段と、該負荷変動に伴う電動機速度の
変動を抑圧するだめの補助電流指令値を算出して上記電
流指令値へ加算する演算手段とを付加したことを特徴と
する速度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58107958A JPS602089A (ja) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | 速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58107958A JPS602089A (ja) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | 速度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS602089A true JPS602089A (ja) | 1985-01-08 |
Family
ID=14472370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58107958A Pending JPS602089A (ja) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | 速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS602089A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01186185A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-25 | Mitsubishi Electric Corp | 駆動電動機の速度制御装置 |
| WO2005055411A1 (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Nsk Ltd. | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54109118A (en) * | 1978-01-19 | 1979-08-27 | Siemens Ag | Rotation speed controller |
-
1983
- 1983-06-17 JP JP58107958A patent/JPS602089A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54109118A (en) * | 1978-01-19 | 1979-08-27 | Siemens Ag | Rotation speed controller |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01186185A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-25 | Mitsubishi Electric Corp | 駆動電動機の速度制御装置 |
| WO2005055411A1 (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Nsk Ltd. | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
| US7548035B2 (en) | 2003-11-26 | 2009-06-16 | Nsk Ltd. | Control apparatus of electric power steering apparatus |
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