JPS6057402A - 比例積分制御回路 - Google Patents
比例積分制御回路Info
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- JPS6057402A JPS6057402A JP16500583A JP16500583A JPS6057402A JP S6057402 A JPS6057402 A JP S6057402A JP 16500583 A JP16500583 A JP 16500583A JP 16500583 A JP16500583 A JP 16500583A JP S6057402 A JPS6057402 A JP S6057402A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ｒ発明の利用分野〕
本発明は比例積分制御を行なうフィードバック制御装置
に係り、特に工作機などの刃物の送り駆動用魅動機、産
業用ロボットなどのアーム駆動用電動機など高速応答で
かつオーバーシュート防止Φ速度すップル小、制御剛性
大とするために好適な比例積分制御回路に関’？１−る
。
に係り、特に工作機などの刃物の送り駆動用魅動機、産
業用ロボットなどのアーム駆動用電動機など高速応答で
かつオーバーシュート防止Φ速度すップル小、制御剛性
大とするために好適な比例積分制御回路に関’？１−る
。
従来のフィードバック制御系を第１図に示す。
目標値Ｖ几ＥＦと制御結果である制御Ｉ■０を検出回路
部８で検出し、フィードバック信号Ｖｐを出力する。次
に比較部１でその差Ｖｇ（＝ＶｔＬａｐ−ＶＦ）をめ、
増幅回路部２により増幅する。この出力ＶＢＯは比例回
路部３で増幅され、また、積分回路部４で積分される。
部８で検出し、フィードバック信号Ｖｐを出力する。次
に比較部１でその差Ｖｇ（＝ＶｔＬａｐ−ＶＦ）をめ、
増幅回路部２により増幅する。この出力ＶＢＯは比例回
路部３で増幅され、また、積分回路部４で積分される。
これらの出力ＶＰおよびｖ■を加算回路部５で加算され
、信号ＶＡを出力する。
、信号ＶＡを出力する。
なお比例回路３、積分回路４、加算回路５を比例積分回
路部９と１−る。信号ＶＡは制御対象７が電動機であイ
１ばトルク指＋（または電流指令）となり、電流増幅回
路６で電流増幅され、制御対象７を制ωｔｌＬ、、制Ｔ
ＭＪ渚Ｖ ｏを出力する。第３図は第４図ブロック図の
動作を示したもので、制御対象７には電動機を想定して
いる。従って、目標値■几ＩＦに制御限νＯが追従する
ように動作する。第３図で時間ｔｏから１１について説
明する。（３−１）は目標値Ｖ几ＷＦ がステップ状に
変化し、制御量■０．フィードバック量ＶＦ がランプ
状に加速上昇すれば比較部１の出力ＶＢは（３−２）の
ように正の高い値から減少してくる。次に増幅回路部２
の出力ＶＨＯはＶｇを増幅するため、増幅回路部２の飽
和電圧（ｆ側は＋ｖＥＯＭＡＸ 負側は−ｖＥ ＯＭＡ
Ｘ ） Ｔ！ｎｍ１ｈ；ｔレ−Ｃ（３−３） ノヨウニ
する。次にＶｌａｏは比例回路３で任意の係数倍されて
（３−４）のようになる。積分回路４ではＶＢＯを積分
し、（３−５）のように上昇「る。次に加ｎ回路テ（、
”４−４ ） 、 （３−５）ノＶｐ 、 Ｖｘ ；ｆ
、−）Ｂ算■るが加算回路の飽７１１＋電圧（正側は＋
ＶＡＭＡＸ。
路部９と１−る。信号ＶＡは制御対象７が電動機であイ
１ばトルク指＋（または電流指令）となり、電流増幅回
路６で電流増幅され、制御対象７を制ωｔｌＬ、、制Ｔ
ＭＪ渚Ｖ ｏを出力する。第３図は第４図ブロック図の
動作を示したもので、制御対象７には電動機を想定して
いる。従って、目標値■几ＩＦに制御限νＯが追従する
ように動作する。第３図で時間ｔｏから１１について説
明する。（３−１）は目標値Ｖ几ＷＦ がステップ状に
変化し、制御量■０．フィードバック量ＶＦ がランプ
状に加速上昇すれば比較部１の出力ＶＢは（３−２）の
ように正の高い値から減少してくる。次に増幅回路部２
の出力ＶＨＯはＶｇを増幅するため、増幅回路部２の飽
和電圧（ｆ側は＋ｖＥＯＭＡＸ 負側は−ｖＥ ＯＭＡ
Ｘ ） Ｔ！ｎｍ１ｈ；ｔレ−Ｃ（３−３） ノヨウニ
する。次にＶｌａｏは比例回路３で任意の係数倍されて
（３−４）のようになる。積分回路４ではＶＢＯを積分
し、（３−５）のように上昇「る。次に加ｎ回路テ（、
”４−４ ） 、 （３−５）ノＶｐ 、 Ｖｘ ；ｆ
、−）Ｂ算■るが加算回路の飽７１１＋電圧（正側は＋
ＶＡＭＡＸ。
負側は−ＶＡＭＡｘ）で抑制されるため、（３−６）で
示すように時間ｔ、４で上昇せずに−１−ＶＡＭＡＸと
なる。なお破線は、Ｖｐ＋Ｖｔ を算術的に加算したも
のを示す。次に時間ｔ＝ｔ１で目標値ＶＲｔａｐが正プ
ハら負にステップ状に減少した時に、比較部１の出力Ｖ
Ｂ％および増幅回路部２ （７）ｌト１力ＶＢαオそｎ
、ぞれΔＶＢ、△Ｖ Ｂ Ｏ減少し、比例回路３の出力
ＶｐもハＶｐ減少する。積分回路４の出力Ｖｌは、入力
ＶＥＯが角々なるため放電となり（３−５）のように減
小する。比例回路および積分回路出力は加算回路５で加
算されるが、比例回路出力Ｖｐと積分回路出力Ｖ■が第
３図（ｌ−４） 、 （：（−５）においては個々には
飽和してい４ｃいため、加護回路出力Ｖ’Ａｒなわち電
流指令は（３−６） のように破線ＶＰ＋ＶＩの点より
ΔＶＡ＝ΔＶｐ落ちる。このため、加算回路出力信号Ｖ
Ａは（３−６１のように１−１１時点では負電圧とはな
らずに正電圧となる。正′１ｄ圧は時間ｔＢまで続くが
、時間【１において目標値が負側に変わっているにもか
か、１っらずＶＡが１七なっているため、制１Ｖ１１対
象は正側のトルクとなり、応答遅れすなわちオーバーシ
ュートが生じる。この様子を（３−１）の破線で示す。
示すように時間ｔ、４で上昇せずに−１−ＶＡＭＡＸと
なる。なお破線は、Ｖｐ＋Ｖｔ を算術的に加算したも
のを示す。次に時間ｔ＝ｔ１で目標値ＶＲｔａｐが正プ
ハら負にステップ状に減少した時に、比較部１の出力Ｖ
Ｂ％および増幅回路部２ （７）ｌト１力ＶＢαオそｎ
、ぞれΔＶＢ、△Ｖ Ｂ Ｏ減少し、比例回路３の出力
ＶｐもハＶｐ減少する。積分回路４の出力Ｖｌは、入力
ＶＥＯが角々なるため放電となり（３−５）のように減
小する。比例回路および積分回路出力は加算回路５で加
算されるが、比例回路出力Ｖｐと積分回路出力Ｖ■が第
３図（ｌ−４） 、 （：（−５）においては個々には
飽和してい４ｃいため、加護回路出力Ｖ’Ａｒなわち電
流指令は（３−６） のように破線ＶＰ＋ＶＩの点より
ΔＶＡ＝ΔＶｐ落ちる。このため、加算回路出力信号Ｖ
Ａは（３−６１のように１−１１時点では負電圧とはな
らずに正電圧となる。正′１ｄ圧は時間ｔＢまで続くが
、時間【１において目標値が負側に変わっているにもか
か、１っらずＶＡが１七なっているため、制１Ｖ１１対
象は正側のトルクとなり、応答遅れすなわちオーバーシ
ュートが生じる。この様子を（３−１）の破線で示す。
なお第３図（：（−７）は、理想的な和算回路出力ＶＡ
を示したもので飽和電圧十ＶＡＭＡＸから１＝ｔ１テΔ
Ｖ人−ΔＶｐ減少し、ＶＡが負側のトルク指令上なって
いる。このときの制御対象出力Ｖ。
を示したもので飽和電圧十ＶＡＭＡＸから１＝ｔ１テΔ
Ｖ人−ΔＶｐ減少し、ＶＡが負側のトルク指令上なって
いる。このときの制御対象出力Ｖ。
は（３−８）のようにｔ−ｔｉから減少している。
この場合はオーバーシュートしていない。
第１図は一ヒ述のように加算回路の飽和電圧の関係より
、オーバーシュートを生じるという欠点があった。次に
別な例として第２図について説明する。
、オーバーシュートを生じるという欠点があった。次に
別な例として第２図について説明する。
第９図は、第１図の比例積分制御回路部９をアナロク回
路で構成した一例である。目標値ＶＲＢＦとフィードバ
ック値ＶＦは抵抗Ｒ１ｆ通して演算増幅器ＯＰ＋の負端
子に接続されている。ＯＰｌの正端子は抵抗Ｒｚを通し
て零電位に接続されている。また負端子と出力端子には
抵抗１（、ｆとコンデンサＣｆが直列に接続さＩ７てい
る。なお演算増幅器ＯＰＩは線形動作している時はＵＰ
Ｉの負端子は零電位となっているため、第２図で抵抗１
（ｆきコンデンサＣｆに流れる電流目は となる。従って、出力ＶＡは Ｉ ＶＡ−（ｌＬｆ ｒ ｆ 十％、 ｃ ｒ ｒ ｆ ｄ
ｔ ）トナル。ＶｒＬｗｐ−Ｖｐ＝＝ＶＥトオケば（
上記■式の第１項を比例項と称し第２項を積分項き呼ぶ
） ■式より、第１図で示す比例回路出力Ｖｐおよび積分回
路出力ＶＩは第２図では、抵抗ＩＬｆの両端電圧がＶｐ
、コンデンサＣｆ両端電圧がＶＩとなり、几ｆ 、（Ｊ
が直列接続されているため、出力は電圧加算される。
路で構成した一例である。目標値ＶＲＢＦとフィードバ
ック値ＶＦは抵抗Ｒ１ｆ通して演算増幅器ＯＰ＋の負端
子に接続されている。ＯＰｌの正端子は抵抗Ｒｚを通し
て零電位に接続されている。また負端子と出力端子には
抵抗１（、ｆとコンデンサＣｆが直列に接続さＩ７てい
る。なお演算増幅器ＯＰＩは線形動作している時はＵＰ
Ｉの負端子は零電位となっているため、第２図で抵抗１
（ｆきコンデンサＣｆに流れる電流目は となる。従って、出力ＶＡは Ｉ ＶＡ−（ｌＬｆ ｒ ｆ 十％、 ｃ ｒ ｒ ｆ ｄ
ｔ ）トナル。ＶｒＬｗｐ−Ｖｐ＝＝ＶＥトオケば（
上記■式の第１項を比例項と称し第２項を積分項き呼ぶ
） ■式より、第１図で示す比例回路出力Ｖｐおよび積分回
路出力ＶＩは第２図では、抵抗ＩＬｆの両端電圧がＶｐ
、コンデンサＣｆ両端電圧がＶＩとなり、几ｆ 、（Ｊ
が直列接続されているため、出力は電圧加算される。
従って、第２図は第１図さ同様な制御系である事を示し
ている。なお、この場合は、第１図のように、比例部お
よび積分部の飽和電圧が個々に決められるのではなく、
■式のように加算された比例積分回路出力ＶＡで決めら
れるので、比例部が大きい場合１ｉＸｊｔ分部は小さく
なるよう飽和値分担が異なってくる。その逆の場合は、
情分部は大きくなる。次に第２図の動作を第４図にて説
明１−る。
ている。なお、この場合は、第１図のように、比例部お
よび積分部の飽和電圧が個々に決められるのではなく、
■式のように加算された比例積分回路出力ＶＡで決めら
れるので、比例部が大きい場合１ｉＸｊｔ分部は小さく
なるよう飽和値分担が異なってくる。その逆の場合は、
情分部は大きくなる。次に第２図の動作を第４図にて説
明１−る。
全体の制御系は第１図さ同じで制菌対象７は電動機であ
り、電動機の負荷には一定の負荷が加））っているもの
とする（ ４−１ ’）は、目標イ直■几ＥＦを、ある
一定回転数から微少回転数だけ増加した場合で、時間ｔ
３からｔ６間で制御系Ｖ（入フィードバックｌｖｐは、
実線で示すように加速していく。比例部出力ＶＰは（４
−２）の実線で示すように、ｔ−ｔ３Ｔ：急ｊ、１ｘｊ
ｌんｊｃ立上り、目標（ｉＶｒｖｇｒとフィードバック
量■Ｆが等しくなったｔ−ｔａでゼロになる。積分部は
（４−３）のようにｔ＝１３で積分されｔ＝ｔａで積分
されずにピーク値となつでいる。比例回路出力すなわち
電流指令。
り、電動機の負荷には一定の負荷が加））っているもの
とする（ ４−１ ’）は、目標イ直■几ＥＦを、ある
一定回転数から微少回転数だけ増加した場合で、時間ｔ
３からｔ６間で制御系Ｖ（入フィードバックｌｖｐは、
実線で示すように加速していく。比例部出力ＶＰは（４
−２）の実線で示すように、ｔ−ｔ３Ｔ：急ｊ、１ｘｊ
ｌんｊｃ立上り、目標（ｉＶｒｖｇｒとフィードバック
量■Ｆが等しくなったｔ−ｔａでゼロになる。積分部は
（４−３）のようにｔ＝１３で積分されｔ＝ｔａで積分
されずにピーク値となつでいる。比例回路出力すなわち
電流指令。
ＶＡ ＆ｉ、ｖＰト■工ノ加算Ｔ：；Ｍｆ、：？ｌ）、
（４−４）の実線ようになるが、ｔ−ｔａで目標値ＶＲ
Ｅｐとフィードバック量Ｖｒが等しくなるが、電動機の
負荷が一定であればｔ−ｔｓ以前と以後で電流指＋ＶＡ
は等しくならなければならない。しかし、Ｌ＝ｔａで比
例部ＶＰはゼロとなっているが積分部ＶＩはｔ３からｔ
ａまでの間に加速トルク分を積分され ｔ＝ ｔ４でｖ
工１という値となっており （Ｖｌｌ −Ｖ（） 分だ
け過充電されでいる事になる。そのため （Ｖｔ＋−Ｖ
ｒ）の分を放電するまでは、（４−４）のように必要以
上の電流を流すためｔ−ｔａ以後も更に加速させら、ｆ
’ｌ、（４−１）の実線のようにオーバーシュートする
。次に第２図でコンデンサＣｆを小さくして、積分時間
を短かくした場合（４−３）の破線のように、更に急峻
に立上り、また行過ぎ量も大きくなる。このため、ＶＰ
、ＶＡ ％）（４−２’）、（４−３）の破線のように
なるため、制御ＶＩ欧ＶＯも（４−１）の破線で示すよ
うに 目標値に近ずく時間は早くなるが、摂動的となっ
てしまう。次に同様の第２図回路において 低速回転数
たとえば速度範囲が１：１０００〜１００００ という
場合の最低速で回転さぜた場合のオシロタラフを第５図
に示す。第５図太脚で示すように最低速では、亀ｍｌ＋
機の固ボ子巻線によるスロットリップルによる速度変動
、また負荷のねじり調性の不均一性などにより定常状態
で速度リップルが生じる。なお破線は、コンデンサＣｆ
の値を小さくしたもので、前述のように始動時のオーパ
ーンニートは大きくなる。ｌ、ｉ、積分時間が短かくな
っているため、速度リップルを吸収（るｈ′ｉ力を持っ
ている。このため、Ｃｆが小さいと定常時の速度リップ
ルはきわめて良好となる。以上述べたように、第１図構
成の場合の飽Ａ′口電圧の問題によるオーバーシュート
、第２図回路の積分回路用コンデンサＣｆが大きい場合
、応答は遅くなり、また、応答が遅いために低速時の速
度リップルが大きくなる。逆にＣｆが小さい場合は、オ
ーバーシュートが更に大きくなるという欠点があった。
（４−４）の実線ようになるが、ｔ−ｔａで目標値ＶＲ
Ｅｐとフィードバック量Ｖｒが等しくなるが、電動機の
負荷が一定であればｔ−ｔｓ以前と以後で電流指＋ＶＡ
は等しくならなければならない。しかし、Ｌ＝ｔａで比
例部ＶＰはゼロとなっているが積分部ＶＩはｔ３からｔ
ａまでの間に加速トルク分を積分され ｔ＝ ｔ４でｖ
工１という値となっており （Ｖｌｌ −Ｖ（） 分だ
け過充電されでいる事になる。そのため （Ｖｔ＋−Ｖ
ｒ）の分を放電するまでは、（４−４）のように必要以
上の電流を流すためｔ−ｔａ以後も更に加速させら、ｆ
’ｌ、（４−１）の実線のようにオーバーシュートする
。次に第２図でコンデンサＣｆを小さくして、積分時間
を短かくした場合（４−３）の破線のように、更に急峻
に立上り、また行過ぎ量も大きくなる。このため、ＶＰ
、ＶＡ ％）（４−２’）、（４−３）の破線のように
なるため、制御ＶＩ欧ＶＯも（４−１）の破線で示すよ
うに 目標値に近ずく時間は早くなるが、摂動的となっ
てしまう。次に同様の第２図回路において 低速回転数
たとえば速度範囲が１：１０００〜１００００ という
場合の最低速で回転さぜた場合のオシロタラフを第５図
に示す。第５図太脚で示すように最低速では、亀ｍｌ＋
機の固ボ子巻線によるスロットリップルによる速度変動
、また負荷のねじり調性の不均一性などにより定常状態
で速度リップルが生じる。なお破線は、コンデンサＣｆ
の値を小さくしたもので、前述のように始動時のオーパ
ーンニートは大きくなる。ｌ、ｉ、積分時間が短かくな
っているため、速度リップルを吸収（るｈ′ｉ力を持っ
ている。このため、Ｃｆが小さいと定常時の速度リップ
ルはきわめて良好となる。以上述べたように、第１図構
成の場合の飽Ａ′口電圧の問題によるオーバーシュート
、第２図回路の積分回路用コンデンサＣｆが大きい場合
、応答は遅くなり、また、応答が遅いために低速時の速
度リップルが大きくなる。逆にＣｆが小さい場合は、オ
ーバーシュートが更に大きくなるという欠点があった。
上述の問題は、数ミクロンの精度を要求されるＮＣ工作
機の刃物の送り月見動機の速Ｗ ｔｂ’１ｔｉＩ４１ｓ
位置決め制御チたは、年々高速高精度化をたどる組立ロ
ボットなどのアーム駆動電動機のように正逆転頻度が高
く、速度応答周波数が３０７１００１（ｚというように
高速応答を要求さ７１．、 （、がも速度範囲も１ ：
１０００〜１００００ という広範囲まで速度リップ
ルのない安定した速度制御特性を要求される場合、ζオ
フ、らの問題を解決Ｔること力坏用欠の条件となってき
ている。
機の刃物の送り月見動機の速Ｗ ｔｂ’１ｔｉＩ４１ｓ
位置決め制御チたは、年々高速高精度化をたどる組立ロ
ボットなどのアーム駆動電動機のように正逆転頻度が高
く、速度応答周波数が３０７１００１（ｚというように
高速応答を要求さ７１．、 （、がも速度範囲も１ ：
１０００〜１００００ という広範囲まで速度リップ
ルのない安定した速度制御特性を要求される場合、ζオ
フ、らの問題を解決Ｔること力坏用欠の条件となってき
ている。
本発明の目的はオーバーシュートラ防止した高速速度応
答であり速度範囲が１ ： １０００〜１００００の最
低速度においても速度リップルの小さいものであり、更
に、外乱負荷、たとえば旋盤の刃物が材料に接触したと
きの速度変動（制御剛性）もきわめて小さくなるような
比例積分制御回路を提供することにある。
答であり速度範囲が１ ： １０００〜１００００の最
低速度においても速度リップルの小さいものであり、更
に、外乱負荷、たとえば旋盤の刃物が材料に接触したと
きの速度変動（制御剛性）もきわめて小さくなるような
比例積分制御回路を提供することにある。
第１図のように比例回路３、積分回路４の飽和値および
加ｎ回路の飽和値の問題よりオーバーシュートする場合
は、比例積分制御回路ＶＡの最大値ＶｈＭｈｘ 以上に
なろうとした時は、積分回路出力（ｉ号ＶＩ＠（ＶＡＭ
ＡＸ−ＶＰ） と＃６．Ｊ−う初期設定を行なう事によ
り解決し、第２図の場合は、目標値Ｖ几Ｅｌｉ’ とフ
ィードバック量Ｖｐとの差ＶＢが大きいときは、積分時
間を大きくして、オーバーシュートしないようにし、Ｖ
Ｄが小さくなった時すなわち目標値’ＶＲＦ３Ｆとフィ
−ドバック量Ｖｐが近づいた時に積分時間を小さく１−
るようにして、積分回路の定数を自動的に切替えて、応
答の早い系を実現したものである。
加ｎ回路の飽和値の問題よりオーバーシュートする場合
は、比例積分制御回路ＶＡの最大値ＶｈＭｈｘ 以上に
なろうとした時は、積分回路出力（ｉ号ＶＩ＠（ＶＡＭ
ＡＸ−ＶＰ） と＃６．Ｊ−う初期設定を行なう事によ
り解決し、第２図の場合は、目標値Ｖ几Ｅｌｉ’ とフ
ィードバック量Ｖｐとの差ＶＢが大きいときは、積分時
間を大きくして、オーバーシュートしないようにし、Ｖ
Ｄが小さくなった時すなわち目標値’ＶＲＦ３Ｆとフィ
−ドバック量Ｖｐが近づいた時に積分時間を小さく１−
るようにして、積分回路の定数を自動的に切替えて、応
答の早い系を実現したものである。
本発明の比例積分回路部の第１の発明の一実施例を第６
図ブロック図で説明する。第６図は第１図の比例Ｍ分回
路部９に相当′ｆ６もので、第１図お同じ符号のものは
全く同一の回路である。第１図と異なる点は、加算回路
出力ＶＡ Ｃ電流指令）の正の最大リミッタ値をＤｌ、
負の最大リミッタ値−Ｄｌを設けているもので第１図で
示す比例回路出力に比例リミッタ回路１１を設け、更に
加算回路出力ＶＡと＋ＪＪ１．− Ｄｌとを比較する三
位置動作非線形回路１０を設け、この出力Ｖ１）が負の
とき、積分回路４の出力Ｖｌ ６ （１） １− Ｖ
ｐ ）となるよう再設定しＶＤが正のときは積分回路４
の出力ＶＩＡ（−Ｄｌ−ＶＰ）となるようにしたもので
ある。例えば＋Ｄ１ｆ＋ＨＩＶ−Ｄ２−−８Ｖ、：ｔｔ
ｑ、ば三位置動作非線形回路１ｏの出力ＶＤが＼′Ｄが
負のとき Ｖｐ＝十ｓＶであればＶｌ−＋２Ｖにセット Ｖｐが止のとき Ｖｐ−−６ＶであればＶｌ−−２Ｖに
セット ＶＤ ｆ３ｓセｏのときは、積分回路４には何の影響を
与えないように（４成したものである。
図ブロック図で説明する。第６図は第１図の比例Ｍ分回
路部９に相当′ｆ６もので、第１図お同じ符号のものは
全く同一の回路である。第１図と異なる点は、加算回路
出力ＶＡ Ｃ電流指令）の正の最大リミッタ値をＤｌ、
負の最大リミッタ値−Ｄｌを設けているもので第１図で
示す比例回路出力に比例リミッタ回路１１を設け、更に
加算回路出力ＶＡと＋ＪＪ１．− Ｄｌとを比較する三
位置動作非線形回路１０を設け、この出力Ｖ１）が負の
とき、積分回路４の出力Ｖｌ ６ （１） １− Ｖ
ｐ ）となるよう再設定しＶＤが正のときは積分回路４
の出力ＶＩＡ（−Ｄｌ−ＶＰ）となるようにしたもので
ある。例えば＋Ｄ１ｆ＋ＨＩＶ−Ｄ２−−８Ｖ、：ｔｔ
ｑ、ば三位置動作非線形回路１ｏの出力ＶＤが＼′Ｄが
負のとき Ｖｐ＝十ｓＶであればＶｌ−＋２Ｖにセット Ｖｐが止のとき Ｖｐ−−６ＶであればＶｌ−−２Ｖに
セット ＶＤ ｆ３ｓセｏのときは、積分回路４には何の影響を
与えないように（４成したものである。
次に＠６図の動作を第８図のタイムナート一トで説１１
ＪＪする。第８図は第３図と同、家に（Ｓ−１）に示゛
すよう目標値ＶＲＢＦｉｔ−ｔｏでステップ状に変化さ
せたもので、制御ｌｌｌ量Ｖｏは加速上昇していく。ｔ
＝１０〜ｔ５迄は（８−２）Ｑ）Ｖｕ、（８−３）のＶ
ＥＯ，（８−４）のＶｐは第３図の（３−２）。
ＪＪする。第８図は第３図と同、家に（Ｓ−１）に示゛
すよう目標値ＶＲＢＦｉｔ−ｔｏでステップ状に変化さ
せたもので、制御ｌｌｌ量Ｖｏは加速上昇していく。ｔ
＝１０〜ｔ５迄は（８−２）Ｑ）Ｖｕ、（８−３）のＶ
ＥＯ，（８−４）のＶｐは第３図の（３−２）。
（：（−：＜ ） 、 （３−４） と全く同様である
。（８−４）で示すＶｐは比例リミッタ回路１１の正側
１１ ミッタＤ１に達していない場合を示している。
積分回路出力ＶＩは（８−５）に示°ぐように時間１−
１Ｏ〜ｔ１迄は加算回路出力ＶＡが正のリミッタ値Ｄ１
迄上昇していないため、第３図と同じように積分してい
く。しｂ’１７．１＝１１で−ＶＡ −Ｄｌとな ・６
と三δ装置非線形回路」０の動作により、積分回路出力
ＶＡはＶｒ＝Ｄ１−Ｖｐでセットされるため、一定値を
保持さ１１．る。１−なわら積分回路４には過充電され
７ｘい。次にｔ−ｔ２で加算回路出力ＶＡはＭＡ＜ＤＩ
とな６ので積分回路出力ＶＩは上昇する。次ｌこ目標値
がｔ−ｔ５で負側に変化した場合、積分回路出力Ｖｒは
放電となりｔ＝ｔ４迄減少する。ｔ−１ａ で加算回路
出力ＶＡがＶＡ −−Ｄｌと４Ｃるさ三位１１イ動作＝
ｌＦｉ憇形回路ｊＯが動作して積分回路）１１力Ｖｉ
（ｉ （−１）７−’Ｖｐ ）ノ（ｆＬテセツｌ−サｆ
１．、ｔ＝−ｔｓ迄保持される。なお三位置動作非線形
回路１０の出力を（８−７）に示す。
。（８−４）で示すＶｐは比例リミッタ回路１１の正側
１１ ミッタＤ１に達していない場合を示している。
積分回路出力ＶＩは（８−５）に示°ぐように時間１−
１Ｏ〜ｔ１迄は加算回路出力ＶＡが正のリミッタ値Ｄ１
迄上昇していないため、第３図と同じように積分してい
く。しｂ’１７．１＝１１で−ＶＡ −Ｄｌとな ・６
と三δ装置非線形回路」０の動作により、積分回路出力
ＶＡはＶｒ＝Ｄ１−Ｖｐでセットされるため、一定値を
保持さ１１．る。１−なわら積分回路４には過充電され
７ｘい。次にｔ−ｔ２で加算回路出力ＶＡはＭＡ＜ＤＩ
とな６ので積分回路出力ＶＩは上昇する。次ｌこ目標値
がｔ−ｔ５で負側に変化した場合、積分回路出力Ｖｒは
放電となりｔ＝ｔ４迄減少する。ｔ−１ａ で加算回路
出力ＶＡがＶＡ −−Ｄｌと４Ｃるさ三位１１イ動作＝
ｌＦｉ憇形回路ｊＯが動作して積分回路）１１力Ｖｉ
（ｉ （−１）７−’Ｖｐ ）ノ（ｆＬテセツｌ−サｆ
１．、ｔ＝−ｔｓ迄保持される。なお三位置動作非線形
回路１０の出力を（８−７）に示す。
このように三位（龜動作非線形回路１０は加算回路出力
ｖＡが−Ｄ２〜Ｄ１の範囲を越えようとした時に比刈回
路の＋１ ミッタを加算回路出力ＶＡと同じ−１）２〜
１）１に１ｉｆｌｌ眠さ、ｆｉでいるので、積分回路の
出力を比例回路の出力Ｖｐによって、最大振幅値下なわ
ちリミッタ値を自動的に変化させて 撰分回路を過充電
防止させ、オーバーシュートしないようにしたものであ
る。
ｖＡが−Ｄ２〜Ｄ１の範囲を越えようとした時に比刈回
路の＋１ ミッタを加算回路出力ＶＡと同じ−１）２〜
１）１に１ｉｆｌｌ眠さ、ｆｉでいるので、積分回路の
出力を比例回路の出力Ｖｐによって、最大振幅値下なわ
ちリミッタ値を自動的に変化させて 撰分回路を過充電
防止させ、オーバーシュートしないようにしたものであ
る。
第７図は、第２の発明の一実施例で第６図ブロック図ζ
ごおいて、比例量ｌ：８３の出力の比例リミッタ１１を
除いたものである。この場合加算回路５の出力ＶＡが第
１および第２の基準電圧Ｄ１および−Ｄ２で押えられて
゛いるた１Ｖ’ｌ、比例回路出力ＶＰが−Ｄ２〜Ｄ１の
範囲以上の値さなった古き積分回路出力Ｖｒは逆極性の
値にセットされるが、ｎｌ「述の積分回路過冗電防市ζ
こついては全く同様の効果が得らＩ７る。
ごおいて、比例量ｌ：８３の出力の比例リミッタ１１を
除いたものである。この場合加算回路５の出力ＶＡが第
１および第２の基準電圧Ｄ１および−Ｄ２で押えられて
゛いるた１Ｖ’ｌ、比例回路出力ＶＰが−Ｄ２〜Ｄ１の
範囲以上の値さなった古き積分回路出力Ｖｒは逆極性の
値にセットされるが、ｎｌ「述の積分回路過冗電防市ζ
こついては全く同様の効果が得らＩ７る。
なお、第１の発明の１１４体的実施例を 第８−１図に
示−ｄン 第８−１図に、＋喝λてｌも５〜Ｒ＋２８は抵抗、）’
、ｌ。
示−ｄン 第８−１図に、＋喝λてｌも５〜Ｒ＋２８は抵抗、）’
、ｌ。
Ｄｌ、Ｊｈは定数設定用の可変抵抗器、υ１〜Ｄ６Ｃ１
ｔダノｆオード、Ｃはコンデン゛す、すＰ２〜ＯＰ９は
演算増幅器 を示″２Ｉ−３比較部１および」゛、９幅
回路部２は、演算増幅器０工″２と１も５〜ｌモ８で構
成されその出力はＶＢＯとなる。イα号Ｖｗｏ４′ｉ演
′！ｉ、増幅器（ＪＰ５とｌ−ｃ ９〜１ｔ１１と比例
定数を膚整１−る可変抵抗Ｐで比例回路部３を構成する
。積分回路部４は０Ｐａｊい２〜几１４とコンデンサＣ
５さ積分定数調整する可変抵抗Ｉから成っており、比例
回路部出力は ＯＰｓ〜ＯＰ６．Ｒ＋ｓ〜Ｒｚｓダイオ
ードＤ１〜Ｄ４より比例リミッタ回路１１を構成してい
る。比例リミッタ回路１１の動作は、負の最大値調整用
可変抵抗器Ｄ１から抵抗Ｒ１５を通してＯＰｓのマイナ
ス端子へ、また、正の最大値調整用可変抵抗器Ｄ２より
抵抗器２４を通してＯＦ２のマイナス端子に接続されて
おり、抵抗Ｒｚｏの回路ａとＯＰｓの周辺回路す、ＯＦ
２の周辺回路Ｃの３回路に分けられ、それぞれ第８−２
図のａ〜Ｃのような特性となっており、３回路を合成し
た（ａ−）−ｂ＋ｃ）で破線のようにＤ１〜Ｄ２間以外
の所でリミッタが動作する。ＤＩ、Ｄｌは可変抵抗器で
調整可能のため、リミッタ値は可変である。加算回路５
は几ｚ６７Ｒｚａ、ＯＰ７で構成され、三位置動作非線
形回路１０はＯＰ８〜ＯＰ９゜Ｄ５〜Ｄ６で構成さイ９
ている。三位置動作非線形回路１０の動作は、加算回路
出力■λとＩｈ、、Ｄｌを比較し、ＯＦ２の出力が負の
状態のときにＶＡ＜−Ｄ＋であればＶＡは負となりＯＰ
ｓはコンパレータ動作となり“Ｈ”となってダイオード
Ｄ５が導通ずる。抵抗Ｒ１２（！：ＦＬ１３はＲ１２＞
＞几１３としておけば積分回路出力はＶＡ ＝ −１ｈ
となるまで瞬時放電される。
ｔダノｆオード、Ｃはコンデン゛す、すＰ２〜ＯＰ９は
演算増幅器 を示″２Ｉ−３比較部１および」゛、９幅
回路部２は、演算増幅器０工″２と１も５〜ｌモ８で構
成されその出力はＶＢＯとなる。イα号Ｖｗｏ４′ｉ演
′！ｉ、増幅器（ＪＰ５とｌ−ｃ ９〜１ｔ１１と比例
定数を膚整１−る可変抵抗Ｐで比例回路部３を構成する
。積分回路部４は０Ｐａｊい２〜几１４とコンデンサＣ
５さ積分定数調整する可変抵抗Ｉから成っており、比例
回路部出力は ＯＰｓ〜ＯＰ６．Ｒ＋ｓ〜Ｒｚｓダイオ
ードＤ１〜Ｄ４より比例リミッタ回路１１を構成してい
る。比例リミッタ回路１１の動作は、負の最大値調整用
可変抵抗器Ｄ１から抵抗Ｒ１５を通してＯＰｓのマイナ
ス端子へ、また、正の最大値調整用可変抵抗器Ｄ２より
抵抗器２４を通してＯＦ２のマイナス端子に接続されて
おり、抵抗Ｒｚｏの回路ａとＯＰｓの周辺回路す、ＯＦ
２の周辺回路Ｃの３回路に分けられ、それぞれ第８−２
図のａ〜Ｃのような特性となっており、３回路を合成し
た（ａ−）−ｂ＋ｃ）で破線のようにＤ１〜Ｄ２間以外
の所でリミッタが動作する。ＤＩ、Ｄｌは可変抵抗器で
調整可能のため、リミッタ値は可変である。加算回路５
は几ｚ６７Ｒｚａ、ＯＰ７で構成され、三位置動作非線
形回路１０はＯＰ８〜ＯＰ９゜Ｄ５〜Ｄ６で構成さイ９
ている。三位置動作非線形回路１０の動作は、加算回路
出力■λとＩｈ、、Ｄｌを比較し、ＯＦ２の出力が負の
状態のときにＶＡ＜−Ｄ＋であればＶＡは負となりＯＰ
ｓはコンパレータ動作となり“Ｈ”となってダイオード
Ｄ５が導通ずる。抵抗Ｒ１２（！：ＦＬ１３はＲ１２＞
＞几１３としておけば積分回路出力はＶＡ ＝ −１ｈ
となるまで瞬時放電される。
また、ＭＡ＞Ｄｌのときは ＯＦ２の出力が”Ｌ″とな
ってダイオードＤ６が導通さなって積分回路出力は同様
にＶＡ ＝ Ｄｌとなるまで放電される。
ってダイオードＤ６が導通さなって積分回路出力は同様
にＶＡ ＝ Ｄｌとなるまで放電される。
その結果、加算回路出力ＶＡは−Ｄ１〜Ｄ２以内になる
ようにリミッタがかかる。
ようにリミッタがかかる。
次に第２の発明の具体的実施例は、比例リミッタ回路１
１を除いたものであるため、第８−１図から明らかであ
るため省略する。
１を除いたものであるため、第８−１図から明らかであ
るため省略する。
次に、従来回路で示した第２図回路構成および第４回動
作説明による不具合について、第３の発明の実施例内容
を第９図ブロック図で示す。第９図はｍ１図の比例積分
制御回路部と異なる点は積分回路４の前段に係数調整回
路１２と係数設定回路Ｊ３を設けたのみでその他は、全
く同一である。
作説明による不具合について、第３の発明の実施例内容
を第９図ブロック図で示す。第９図はｍ１図の比例積分
制御回路部と異なる点は積分回路４の前段に係数調整回
路１２と係数設定回路Ｊ３を設けたのみでその他は、全
く同一である。
第９図は、第２図の回路で第４図に示すようにコンデン
サＣｆを大きくすると第４図（４−１）のようにオーバ
ーシュートは小さいが、応答時間が長くなり、また第５
図のように速度リップルが生じコンデンサＣｆを小さく
すると応答時間が早くなり、速度リップルは改善さイア
るがオーバーシュートが大きくなるという欠点が生じて
いた。
サＣｆを大きくすると第４図（４−１）のようにオーバ
ーシュートは小さいが、応答時間が長くなり、また第５
図のように速度リップルが生じコンデンサＣｆを小さく
すると応答時間が早くなり、速度リップルは改善さイア
るがオーバーシュートが大きくなるという欠点が生じて
いた。
本発明は目標値ＶＲｇｐとフィードバック値の差ＶＢま
たは増幅回路出力Ｖｇｏの絶対値が、大きい場合は等測
的にコンデンサＣｆの値を大きくし、ＶＢまたはＶＥＯ
が小さくなった時にコンデンサＣｆの値が小さくなるよ
うにして両者の良い点（切替えるように構成したもので
ある。すなわち、係数設定回路１３の入出力特性は第１
０〜１３図に示すように、第１０図はＶＢＯがある値以
上は小さくして、目標値ＶＲＢＰとフィードバック量Ｖ
Ｆが近−）いたＶＢＯ（またはＶｍでも良い）の小さい
時に、大きくなるよう段階的に切替えたものである。第
１０図は一段階であるが２以上の段階であっても良い。
たは増幅回路出力Ｖｇｏの絶対値が、大きい場合は等測
的にコンデンサＣｆの値を大きくし、ＶＢまたはＶＥＯ
が小さくなった時にコンデンサＣｆの値が小さくなるよ
うにして両者の良い点（切替えるように構成したもので
ある。すなわち、係数設定回路１３の入出力特性は第１
０〜１３図に示すように、第１０図はＶＢＯがある値以
上は小さくして、目標値ＶＲＢＰとフィードバック量Ｖ
Ｆが近−）いたＶＢＯ（またはＶｍでも良い）の小さい
時に、大きくなるよう段階的に切替えたものである。第
１０図は一段階であるが２以上の段階であっても良い。
第１１図は、第１０図の特性にヒステンリスを持たせた
ものである。第１２図は連続的に切替えるものである。
ものである。第１２図は連続的に切替えるものである。
第１３図はに＝（１Ｖｇｏｌ＋ｂ）”＋まただり、、ｂ
）ｏ 。
）ｏ 。
）
ｎ−１（実数）である。また係数調整口Ｐ＆１２は入力
Ｖｇｏと係数設定回路１３の出力ｋにより、ＶｇｏＸｋ
として出力するようにしたもので、ＶｎまたはＶＥＯが
小さい時は第９図全体動作として、積分時間を小さくｔ
、、ＶＥｔたはＶｇｏが大きい時は積分時間を大きくし
て、制御量Ｖｏを目標値■几ＥＦに近づくまではゆっく
りと近づけ、目標値に接近した時に素早く応答させオー
バーシュートしないように１．て、さらに速度リップル
が小さくなるよう制御するものである。
Ｖｇｏと係数設定回路１３の出力ｋにより、ＶｇｏＸｋ
として出力するようにしたもので、ＶｎまたはＶＥＯが
小さい時は第９図全体動作として、積分時間を小さくｔ
、、ＶＥｔたはＶｇｏが大きい時は積分時間を大きくし
て、制御量Ｖｏを目標値■几ＥＦに近づくまではゆっく
りと近づけ、目標値に接近した時に素早く応答させオー
バーシュートしないように１．て、さらに速度リップル
が小さくなるよう制御するものである。
次に第９図の比例積分制御回路を用いて、第１図の制御
系において、自動制御系の検討を行なうため、最初に第
１図のブロック図を第１４図の伝達関数で示す。各記号
の説明を下記に示す。
系において、自動制御系の検討を行なうため、最初に第
１図のブロック図を第１４図の伝達関数で示す。各記号
の説明を下記に示す。
Ｋｐ・・・比例回路ゲイン定数
Ｋｔ・・・積分回路積分定数
に１・・・比例積分制御回路出力から電動機出力トルク
までの変換定数 ＴＩＴ・・・社動機：ｊイル時定数 に２・・・トルクから回転数才で０）変換係数ＫＮ・・
電動機回転数からフィードバック量に変換する定数 Ｓ、、ラプラス演算子 Ｖ・・電動機出力トルク ＴＬ・・・負荷トルク Ｎ・・・回転数 第３４図の比例積分部をまとめると第１５図々なる。第
１５図のブロック図より安定な制御とするために一巡伝
達関（（をボード線図で示しフコのが第１６図である。
までの変換定数 ＴＩＴ・・・社動機：ｊイル時定数 に２・・・トルクから回転数才で０）変換係数ＫＮ・・
電動機回転数からフィードバック量に変換する定数 Ｓ、、ラプラス演算子 Ｖ・・電動機出力トルク ＴＬ・・・負荷トルク Ｎ・・・回転数 第３４図の比例積分部をまとめると第１５図々なる。第
１５図のブロック図より安定な制御とするために一巡伝
達関（（をボード線図で示しフコのが第１６図である。
比例積分部を除いた伝達関数を０１（Ｓ）、 トｌ十１
１積分部を０２（Ｓ）とすると■、■式％式％ 伝達関数０２（Ｓ）は、 角周波数 を大きくするにし
たがッテ、−２ＱｄＢ／ｄｅｃａｄｅで落ちていき、電
動機コイル時定数の逆数の角周波Ｉ！ｉｗＨで一４０ｄ
Ｂ／ｄｅｃａｄｅとなる。
１積分部を０２（Ｓ）とすると■、■式％式％ 伝達関数０２（Ｓ）は、 角周波数 を大きくするにし
たがッテ、−２ＱｄＢ／ｄｅｃａｄｅで落ちていき、電
動機コイル時定数の逆数の角周波Ｉ！ｉｗＨで一４０ｄ
Ｂ／ｄｅｃａｄｅとなる。
この制ｉ卸系を安定とするためには、一般的に一巡伝達
関数Ｇ（ｓ）−（ｈ （ｓｌＸＧｚ（ｓ） を第１６図
破線のように、角周波数Ｗが小さい時に−４Ｑ ｄ １
３／ｄ ｅ ＣＲ＋ｌ ｅの傾斜とし５、角周波数Ｗｌ
、＝ＫＩ／４（Ｐで一２０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅとし、ｗ
Ｈで一４ｏｄＢ／ｄｅｃａｄｅとし、ｗＬおよびｗ）Ｉ
（７）ゲイ７ＧＤ。
関数Ｇ（ｓ）−（ｈ （ｓｌＸＧｚ（ｓ） を第１６図
破線のように、角周波数Ｗが小さい時に−４Ｑ ｄ １
３／ｄ ｅ ＣＲ＋ｌ ｅの傾斜とし５、角周波数Ｗｌ
、＝ＫＩ／４（Ｐで一２０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅとし、ｗ
Ｈで一４ｏｄＢ／ｄｅｃａｄｅとし、ｗＬおよびｗ）Ｉ
（７）ゲイ７ＧＤ。
ＧＩｔをＧＤ＝１２〜１５ｄＢ。
ＧＩ−−１，２〜−ｘ５ｄ１１ 、酢ｒｆｌば良いこと
が知られている。従がって、−巡伝達関ａＧ（Ｓ）を第
１６図破線となるようｔこ比例積分部の伝達関数０２（
Ｓ）を第１６図のように決めれば良い。
が知られている。従がって、−巡伝達関ａＧ（Ｓ）を第
１６図破線となるようｔこ比例積分部の伝達関数０２（
Ｓ）を第１６図のように決めれば良い。
次に第２図の回路を＠１４図に示ｖＫＰ、ＫＩ定数で表
わすと下記のようになる。第２図の出力ＶＡは０式で示
さＩ７ているのでＶＡをＳ関数でＶＡ（ｓ）とすれば ＶＡ（ｓ）−ＫＰ・ＶＥ（ｓ）＋ＫＩ・Ｖ Ｅ（ｓ）
・・・・・■几ｆ となり、ＫＰ−−・・・・・・・・・旧・・・・・■＋
（，１ ＫＩ−□ 叫・・・・・・・・・・・■１いＣｆ となる。
わすと下記のようになる。第２図の出力ＶＡは０式で示
さＩ７ているのでＶＡをＳ関数でＶＡ（ｓ）とすれば ＶＡ（ｓ）−ＫＰ・ＶＥ（ｓ）＋ＫＩ・Ｖ Ｅ（ｓ）
・・・・・■几ｆ となり、ＫＰ−−・・・・・・・・・旧・・・・・■＋
（，１ ＫＩ−□ 叫・・・・・・・・・・・■１いＣｆ となる。
ここで第２図のコンデンサＣｆを変化させた場合、Ｊミ
ード巌図上でどのように変化するかを示したのが第１７
図である。Ｃｆを小さく一、１−２１．ばに１が大きく
プＪす、角周波数ｗＬ （＝ＫＩ ／ＫＰ ）が大きく
なるため破線のようになる。すなわち第９図に示す本発
明は、目標値Ｖ Ｉ（Ｅ ＦとフィードバックＩＶＦが
太Ａい鳴合は実線の一巡伝関数とし、小さい場８−に破
線Ｊ）関数さｄ〜るものである。なお第１７１で示す一
巡伝達関数Ｇ（ｓ）のゲインゼロを摺切る角周波数ｗｃ
はこの制御系丁なわち目標値Ｖｎ１ｆｌｌ−と制御）ｉ
Ｖ ｏの応答角周波数を示すもので、ＮＶＣが犬へい
程、応答性が早くなるものである。また第１７図で角周
波数ｗ ＩｉのゲインＧＤがｊ２〜ｌ ５ｄＢで安定丁
６と前述したが、Ｃｆを小さくした場合ＧＪ、ｌが小さ
くなり、不安定になると思イ）１７．るが、目標値ＶＢ
、Ｅｌ’とフィードバック量■Ｆの差が大きくなると瞬
時、Ｏｆの大きい第１７図実線の特性となるので、不安
定とはならない。
ード巌図上でどのように変化するかを示したのが第１７
図である。Ｃｆを小さく一、１−２１．ばに１が大きく
プＪす、角周波数ｗＬ （＝ＫＩ ／ＫＰ ）が大きく
なるため破線のようになる。すなわち第９図に示す本発
明は、目標値Ｖ Ｉ（Ｅ ＦとフィードバックＩＶＦが
太Ａい鳴合は実線の一巡伝関数とし、小さい場８−に破
線Ｊ）関数さｄ〜るものである。なお第１７１で示す一
巡伝達関数Ｇ（ｓ）のゲインゼロを摺切る角周波数ｗｃ
はこの制御系丁なわち目標値Ｖｎ１ｆｌｌ−と制御）ｉ
Ｖ ｏの応答角周波数を示すもので、ＮＶＣが犬へい
程、応答性が早くなるものである。また第１７図で角周
波数ｗ ＩｉのゲインＧＤがｊ２〜ｌ ５ｄＢで安定丁
６と前述したが、Ｃｆを小さくした場合ＧＪ、ｌが小さ
くなり、不安定になると思イ）１７．るが、目標値ＶＢ
、Ｅｌ’とフィードバック量■Ｆの差が大きくなると瞬
時、Ｏｆの大きい第１７図実線の特性となるので、不安
定とはならない。
次に第９図の動作を第１８図に示１−０第１８図Ｑ）ｔ
＝ｔ７〜ｔ８迄は嬉４図に示−４−ｔ −ｔ ３〜ｔ４
の実線と同様であるが、ｔ＝ｔｏ 付近より１９以後、
係数調整回路１２係数設定回路１３の動作により、第４
図Ｉこ示すコンデンザＣｆｉ小さくした破線側の特性に
切替えるため、瞬時収束し、オーバーシュ−トが大幅に
改善することができる。なお、第１８図中の破線はｔ−
ｔｓ 付近で特性を切替えない場合の動作を示す。
＝ｔ７〜ｔ８迄は嬉４図に示−４−ｔ −ｔ ３〜ｔ４
の実線と同様であるが、ｔ＝ｔｏ 付近より１９以後、
係数調整回路１２係数設定回路１３の動作により、第４
図Ｉこ示すコンデンザＣｆｉ小さくした破線側の特性に
切替えるため、瞬時収束し、オーバーシュ−トが大幅に
改善することができる。なお、第１８図中の破線はｔ−
ｔｓ 付近で特性を切替えない場合の動作を示す。
次に第３の発明の別の例丁なわち第９図の別の実施例を
第１９図に示す。第１９図は係数調整回路１２を積分回
路４の出力に設けたもので、比例積分制御回路の動作は
第９図の動作古今く同じである。
第１９図に示す。第１９図は係数調整回路１２を積分回
路４の出力に設けたもので、比例積分制御回路の動作は
第９図の動作古今く同じである。
次に第２図の不具合を解決１−る第４の発明の一実施例
を示す。制御フロック図は、第９図、第１９図と同じで
あるが、図中の係数設定回路１３の特性を第２０〜２３
図に示すようにＶＥｏ 、またはＥＯが大きくなった時
係数に−Ｑとし、積分しないようにしたものである。
を示す。制御フロック図は、第９図、第１９図と同じで
あるが、図中の係数設定回路１３の特性を第２０〜２３
図に示すようにＶＥｏ 、またはＥＯが大きくなった時
係数に−Ｑとし、積分しないようにしたものである。
この場合は、目標値Ｖ ＩＬ Ｅ Ｊ！’とフィードバ
ック値Ｖ丁°の差が大きい場合は、比例回路のみで動作
し、目標値ＶＲＥＦとフィードバック値ｖｈ’が近づい
た時に比例積分制御するものである。この場合は、積分
回路が過充電することはないため、オーバーシュートは
きわめて小さくンＸる。
ック値Ｖ丁°の差が大きい場合は、比例回路のみで動作
し、目標値ＶＲＥＦとフィードバック値ｖｈ’が近づい
た時に比例積分制御するものである。この場合は、積分
回路が過充電することはないため、オーバーシュートは
きわめて小さくンＸる。
次に第５の発明を第２４図、第２５図に説明する。この
発明は第１の発明と第３の発明を組み合せた４−１ので
第２４図は第６図と第９図を組合せたもので、第２５
図は 第６図と第１９図を組み合せたものである。この
場合の動作は第１の発明、第３図の発明で述べたが、第
３の発明のみでは、速度リッフル小、オーバーシュート
を小さくできるが、積分回路の積分時間をｖＥｔたはＶ
ＥＯを等制約に小さくするが、その時間より早い負荷変
動が生じた場合は、コンデンサ過充電するという根本的
な原因は残っている。第３の発明は、第１の発明と組合
ぜることにより、積分時間より早い変化ｌこ対して比例
回路の変化により、 回路出力ＶＡが変化し、その結果
、積分回路の出力を瞬時減小させることが可能であるた
め、発明の効果さしては更に改良さ１９．ることは明ら
かである。
発明は第１の発明と第３の発明を組み合せた４−１ので
第２４図は第６図と第９図を組合せたもので、第２５
図は 第６図と第１９図を組み合せたものである。この
場合の動作は第１の発明、第３図の発明で述べたが、第
３の発明のみでは、速度リッフル小、オーバーシュート
を小さくできるが、積分回路の積分時間をｖＥｔたはＶ
ＥＯを等制約に小さくするが、その時間より早い負荷変
動が生じた場合は、コンデンサ過充電するという根本的
な原因は残っている。第３の発明は、第１の発明と組合
ぜることにより、積分時間より早い変化ｌこ対して比例
回路の変化により、 回路出力ＶＡが変化し、その結果
、積分回路の出力を瞬時減小させることが可能であるた
め、発明の効果さしては更に改良さ１９．ることは明ら
かである。
この場合υ）具体的実施例は、第６図に追加となってい
る係数設定回路１２と 係数設定回路１３１ご一つ【１
て、第２６図に示す。他の回路は第８〜１図に示ざ２７
．ている。係数調整回路１２は掛算器ＩＣ＋とオフセッ
ト調整用可変抵抗器Ｏ９Ｓで構成さスフ１、その出力信
号Ｂは Ｂ−４４Ｋ で表わされる。
る係数設定回路１２と 係数設定回路１３１ご一つ【１
て、第２６図に示す。他の回路は第８〜１図に示ざ２７
．ている。係数調整回路１２は掛算器ＩＣ＋とオフセッ
ト調整用可変抵抗器Ｏ９Ｓで構成さスフ１、その出力信
号Ｂは Ｂ−４４Ｋ で表わされる。
０
ここで信号Ａは第２４図の場合はＶ Ｅ Ｏであり、第
２５図の場合は積分回路４の出方信号となる。
２５図の場合は積分回路４の出方信号となる。
係数設定回路１３は第１θ図の一例を示しており入力信
号ＶＩｑ Ｏを全波整流回路下なゎち演算増幅回路０Ｐ
１０〜１１抵抗ｔｔ３ｏ−：１６、ダイオードＤ］Ｏ〜
１１で構成し、ｖ ＥＯノ絶対値１ｖＥＯ１を得る０こ
の信号をコンパレータ回路、すなわち演算増幅回路０Ｐ
１２抵抗几３７〜３８で構成し、ＩＶＢＯＩが大きい時
、ｏｐ１２の出力は“■（”ＩＶＥＯＩ カ小サイＲ４
ｔ ｍ Ｌ ”ｔｃナル００Ｐ ｔ ２の出力は抵抗Ｉ
も３９トランジスタＱ１、ダイオードＤ］２で反転し、
０Ｐ１２が”Ｈ”のとき、トランジスタＱ１がオンとな
り、係数設定回路出力には Ｋ、（凡ａ１×ＰＶ）／（
Ｒ２Ｏ−１−Ｒａ１）となり、０Ｐ１２がＬ”のときは
トランジスタＱ１はオフとなり、Ｋ−ＰＶが与えられる
。従がって１ｖｈｏｌ力状のときはＫは小さくなり、Ｉ
ＶＢＯＩ小のとき、Ｋは大きくなる。
号ＶＩｑ Ｏを全波整流回路下なゎち演算増幅回路０Ｐ
１０〜１１抵抗ｔｔ３ｏ−：１６、ダイオードＤ］Ｏ〜
１１で構成し、ｖ ＥＯノ絶対値１ｖＥＯ１を得る０こ
の信号をコンパレータ回路、すなわち演算増幅回路０Ｐ
１２抵抗几３７〜３８で構成し、ＩＶＢＯＩが大きい時
、ｏｐ１２の出力は“■（”ＩＶＥＯＩ カ小サイＲ４
ｔ ｍ Ｌ ”ｔｃナル００Ｐ ｔ ２の出力は抵抗Ｉ
も３９トランジスタＱ１、ダイオードＤ］２で反転し、
０Ｐ１２が”Ｈ”のとき、トランジスタＱ１がオンとな
り、係数設定回路出力には Ｋ、（凡ａ１×ＰＶ）／（
Ｒ２Ｏ−１−Ｒａ１）となり、０Ｐ１２がＬ”のときは
トランジスタＱ１はオフとなり、Ｋ−ＰＶが与えられる
。従がって１ｖｈｏｌ力状のときはＫは小さくなり、Ｉ
ＶＢＯＩ小のとき、Ｋは大きくなる。
次に第６の発明は、第１と第４の発明を組合せたもので
ブロック図としては、第２４図、第２５図き同じである
が、係数設定回路１３の特性が第２０図〜第２３図とな
っているものである。
ブロック図としては、第２４図、第２５図き同じである
が、係数設定回路１３の特性が第２０図〜第２３図とな
っているものである。
第７の発明は、第２の発明と第３の発明を組合せしたも
ので、第２７図、第２８図となる。
ので、第２７図、第２８図となる。
第８の発明は、第２の発明と＠４の発明を組合せしたも
ので、ブロック図は第２７図、第２８図となり、係数設
定回路１３の特性が第２０〜第２３となっているもので
ある。
ので、ブロック図は第２７図、第２８図となり、係数設
定回路１３の特性が第２０〜第２３となっているもので
ある。
以上第１〜第８の発明をアナログ回路で具体的実施例と
してあげたが、これらをマイコンにょるソフトウェア構
成とした比例リミッタ回路であつＣも良い。
してあげたが、これらをマイコンにょるソフトウェア構
成とした比例リミッタ回路であつＣも良い。
本発明によ第１．ば、旋盤などの刃物の送りまたは組立
ロボットのアーム駆動用交流または直流電動機のように
正転、逆転頻度が高く、史に速度応答周波数が３０１（
Ｚ−］ ００ｉｌ Ｚ というように筒速応答を要求さ
れ速度範囲も１：１０１１０から１：１００００ 、！
：いう広範囲まで速度１１ツブルのない安定した速度側
（財）特性さらには、旋盤の刃物の送り用駆動電動機の
様に 刃物が材料に当ム一つた瞬時においても速度変動
を極力小さくおさえなけｎばならないとい・）高い制御
調性またロボットのアームの高精度を要する補間側−な
どオーバーシュート０）ない高速応答、高精度を要求さ
ｎ、る速度制御装置において、本発明は欠く事のできな
いものであるため、工業上、利益おするところが大であ
る。また、これらの発明を、マイクロコンピュータを用
いて、制御ずれは、更に部品点数縮減が可能のため、経
済的ｔこも有利である。
ロボットのアーム駆動用交流または直流電動機のように
正転、逆転頻度が高く、史に速度応答周波数が３０１（
Ｚ−］ ００ｉｌ Ｚ というように筒速応答を要求さ
れ速度範囲も１：１０１１０から１：１００００ 、！
：いう広範囲まで速度１１ツブルのない安定した速度側
（財）特性さらには、旋盤の刃物の送り用駆動電動機の
様に 刃物が材料に当ム一つた瞬時においても速度変動
を極力小さくおさえなけｎばならないとい・）高い制御
調性またロボットのアームの高精度を要する補間側−な
どオーバーシュート０）ない高速応答、高精度を要求さ
ｎ、る速度制御装置において、本発明は欠く事のできな
いものであるため、工業上、利益おするところが大であ
る。また、これらの発明を、マイクロコンピュータを用
いて、制御ずれは、更に部品点数縮減が可能のため、経
済的ｔこも有利である。
第１図は従来のフィードバック制御ブロック図、第２図
は従来の比例積分制御回路、第３図は第１図の動作を説
明するためのタイムチャート、第４図は第２図の動作を
説明するタイムチャート。第５図は第２図回路で最低回
転数で運転した場合の回転数のオシログラフ。第６図は
第１の発明の詳細な説明するためのブロック図。第７図
は第２の発明の詳細な説明するためのブロック図、第８
図は第６図の動作を説明するためのタイムチャート。第
８−１図は、第６図の具体的実施例。第８−２図は第８
−１図の比例リミッタ回路の特性を示す。第９図は第３
の発明のブロック図、第１０〜第１３図は第９図の係数
設定回路の特性を示す、第１４図は第１図のブロック図
を伝達関数で示した図、第１５図は第１４図を整理した
ブロック図。 第１６図は第１５図の一巡伝達関数をボード線図で示し
た図。第１７図は第２図の回路定数を変えた場合の一巡
伝達関数をボード線図で示した図。 第１８図は第９図の動作を説明するためのタイム千ヤー
ド。第１９図は第３の発明の別な実施例第２０図〜第２
３図は第４の発明の係数設定回路の特性を示す。第２４
図は、第５の発明で第１の発明と第３の発明を組み合せ
た図で具体的には第６図と第９図を組み合せた図、第２
５図は第５の発明の別な例で第６図と第１９図を組合せ
た図である。第２６図は第９図、第１９図、第２４図。 第２５図に示す係数調整回路と係数設定回路の具体的実
施例を示す。第２７図〜第２８図は第７の発明で第２の
発明と第３の発明を組合せたブロック図である。 １・・比較回路、２・・・増幅回路、３・・・比例回路
、４・・・積分回路、５・・・加算回路、６・・・電流
増幅回路、７・・・制御対象、８・・・検出回路、９・
・・比例積分制御部、１０・・・三位置動作非線形回路
、１１・・・比例リミッタ回路、１２・・・係数調整回
路、１３・・・係数設定回路 凛１図 ｑ 課 ２ 図 （３−８＋い ０−しく）ゝ ｔ、 ｆ＋ 界４図 潴５図 、弔 ６ 図 Ｉθ 第 ７ 図 第８−１ 図 ＄ｇ−２図 ８９ 図 １ｈ ｌ’Ｅ 沸 ／、ｄ 図 η 第 １５ 図 ７゜ 第 ！７ 図 第 Ｉ８ 圀 ／Ｊ 、第２０図 ＄２を図 郭２２図 第２３図 第 ２４ Ｚ １０ 第 ２５図 第 ２６ 図 ２
は従来の比例積分制御回路、第３図は第１図の動作を説
明するためのタイムチャート、第４図は第２図の動作を
説明するタイムチャート。第５図は第２図回路で最低回
転数で運転した場合の回転数のオシログラフ。第６図は
第１の発明の詳細な説明するためのブロック図。第７図
は第２の発明の詳細な説明するためのブロック図、第８
図は第６図の動作を説明するためのタイムチャート。第
８−１図は、第６図の具体的実施例。第８−２図は第８
−１図の比例リミッタ回路の特性を示す。第９図は第３
の発明のブロック図、第１０〜第１３図は第９図の係数
設定回路の特性を示す、第１４図は第１図のブロック図
を伝達関数で示した図、第１５図は第１４図を整理した
ブロック図。 第１６図は第１５図の一巡伝達関数をボード線図で示し
た図。第１７図は第２図の回路定数を変えた場合の一巡
伝達関数をボード線図で示した図。 第１８図は第９図の動作を説明するためのタイム千ヤー
ド。第１９図は第３の発明の別な実施例第２０図〜第２
３図は第４の発明の係数設定回路の特性を示す。第２４
図は、第５の発明で第１の発明と第３の発明を組み合せ
た図で具体的には第６図と第９図を組み合せた図、第２
５図は第５の発明の別な例で第６図と第１９図を組合せ
た図である。第２６図は第９図、第１９図、第２４図。 第２５図に示す係数調整回路と係数設定回路の具体的実
施例を示す。第２７図〜第２８図は第７の発明で第２の
発明と第３の発明を組合せたブロック図である。 １・・比較回路、２・・・増幅回路、３・・・比例回路
、４・・・積分回路、５・・・加算回路、６・・・電流
増幅回路、７・・・制御対象、８・・・検出回路、９・
・・比例積分制御部、１０・・・三位置動作非線形回路
、１１・・・比例リミッタ回路、１２・・・係数調整回
路、１３・・・係数設定回路 凛１図 ｑ 課 ２ 図 （３−８＋い ０−しく）ゝ ｔ、 ｆ＋ 界４図 潴５図 、弔 ６ 図 Ｉθ 第 ７ 図 第８−１ 図 ＄ｇ−２図 ８９ 図 １ｈ ｌ’Ｅ 沸 ／、ｄ 図 η 第 １５ 図 ７゜ 第 ！７ 図 第 Ｉ８ 圀 ／Ｊ 、第２０図 ＄２を図 郭２２図 第２３図 第 ２４ Ｚ １０ 第 ２５図 第 ２６ 図 ２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ノ、目標値とフィードバック値の両者の差をとる誤差増
幅回路部と、その電圧を増幅Ａ−る比例回路、および積
分する積分回路、比例回路と積分回路出力を加算する加
算回路からなる比例積分制御回路部、比例積分制御回路
部出力により制御対象を制御するフィードバック制御系
において、比例積分制御回路の加算回路出力と第１．第
２の基準電圧とを比較する三位置動作非線形回路と、比
例回路出力に第１．第２の基準電圧で決まるＩＩ ミッ
タ回路を備え、加算回路出力が第１の基準電圧以上にな
ろうとした時に三位置動作非線形回路出力より積分回路
出力を第１の基準電圧から比例回路出力を差し引いた値
にセットし、比例積分制御回路部出力を第１の基準電圧
以上にならないよう制限し、逆に加算回路出力が第２の
基準電圧以下になろうとした時に、三位置動作非線形回
路出力より積分回路出力が第２の基準電圧から比例回路
出力を差し引いた値にセットし、比例積分制御回路出力
を第２の基準電圧以下にならないよう制限した比例積分
制御回路、 ２、比例回路出力に第１．第２の基準電圧で決まるリミ
ッタ回路を除いて、比例積分制御回路部出力を第１の基
準電圧以上または第２の基準電圧以下ＩＣならないよう
三位置動作非線形回路を備えたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の比例積分制御回路。 ３ 積分回路に係数調整回路を設け、係数調整回路の任
意の係数は、係数設定回路により、誤差増幅回路θ）出
力が大きい場合は小さく（７、誤差増幅回路出力が小さ
い場合に大きくなるよう段階的または連続的に切替える
ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１〕
ｒ！記載の比例積分制御回路。 ４、係数設定回路の係数を誤差増幅回路出力が大きい場
合にゼロになるようにし、積分動作を行なわないように
し、誤差輻幅回路出力が小さい場合に係数を大きくする
よう段階的または連続的に切替えるように構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲帖３項記載の比例積分制御
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16500583A JPS6057402A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 比例積分制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16500583A JPS6057402A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 比例積分制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6057402A true JPS6057402A (ja) | 1985-04-03 |
| JPH0334082B2 JPH0334082B2 (ja) | 1991-05-21 |
Family
ID=15804029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16500583A Granted JPS6057402A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 比例積分制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6057402A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128816A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-11 | Nippon Denso Co Ltd | 自動車用空気調和装置 |
| EP0388513A2 (en) * | 1989-03-20 | 1990-09-26 | Noboru Yamaguchi | Control method and controller |
| WO2009122950A1 (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 株式会社小松製作所 | 油圧駆動ファンの制御装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5184544A (ja) * | 1975-01-21 | 1976-07-23 | Fuji Electric Co Ltd | Chosetsukinokikanjosukirikaekairo |
| JPS5440712A (en) * | 1977-09-05 | 1979-03-30 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | Selffcoloring pressureesensitive recording paper |
| JPS57172472A (en) * | 1981-04-17 | 1982-10-23 | Hitachi Ltd | Proportional plus integral control circuit |
-
1983
- 1983-09-09 JP JP16500583A patent/JPS6057402A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5184544A (ja) * | 1975-01-21 | 1976-07-23 | Fuji Electric Co Ltd | Chosetsukinokikanjosukirikaekairo |
| JPS5440712A (en) * | 1977-09-05 | 1979-03-30 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | Selffcoloring pressureesensitive recording paper |
| JPS57172472A (en) * | 1981-04-17 | 1982-10-23 | Hitachi Ltd | Proportional plus integral control circuit |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128816A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-11 | Nippon Denso Co Ltd | 自動車用空気調和装置 |
| JPH0649412B2 (ja) * | 1985-11-29 | 1994-06-29 | 日本電装株式会社 | 自動車用空気調和装置 |
| EP0388513A2 (en) * | 1989-03-20 | 1990-09-26 | Noboru Yamaguchi | Control method and controller |
| US5161099A (en) * | 1989-03-20 | 1992-11-03 | Noboru Yamaguchi | Control method and controller |
| WO2009122950A1 (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 株式会社小松製作所 | 油圧駆動ファンの制御装置 |
| JP2009243389A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Komatsu Ltd | 油圧駆動ファンの制御装置 |
| US8459959B2 (en) | 2008-03-31 | 2013-06-11 | Komatsu Ltd. | Control device of hydraulically driven fan |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0334082B2 (ja) | 1991-05-21 |
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