JPS6122807B2 - - Google Patents
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- JPS6122807B2 JPS6122807B2 JP54075837A JP7583779A JPS6122807B2 JP S6122807 B2 JPS6122807 B2 JP S6122807B2 JP 54075837 A JP54075837 A JP 54075837A JP 7583779 A JP7583779 A JP 7583779A JP S6122807 B2 JPS6122807 B2 JP S6122807B2
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- Japan
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- speed
- output
- integral
- section
- actuator
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
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- Control Of Water Turbines (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は水力発電プラントに於て水車の速度
及び出力を円滑に調整する電気式調速機に関する
ものである。
及び出力を円滑に調整する電気式調速機に関する
ものである。
従来、この種の装置として第１図に示すものが
あつた。図において、１は水車の速度を任意に設
定するために設けられる速度設定器であり、２は
永久磁石発電機８の回転数、すなわち水車７の回
転数を電気信号に変換する速度検出部である。こ
れらの各出力は減算されてその偏差信号Δｆが形
成される。この速度偏差信号Δｆは速度垂下率設
定部１０からの出力偏差信号ΔｐとともにP.I.D
制御部３に入力されて、比例，積分，微分の各演
算が行なわれ、調速系全体を円滑に制御するため
の制御信号が出力される。このP.I.D制御部３の
出力は差動変圧器４の出力とともにアクチユエー
タ５に供給される。差動変圧器４はアクチユエー
タ５の開度をそれに比例した電気信号に変換す
る。アクチユエータ５は、P.I.D制御部３及び差
動変圧器４の電気信号の偏差を機械的変位に変換
し、かつ増巾する。アクチユエータ５の出力は主
サーボ部６に供給され主サーボ部６は、アクチユ
エータ５の開度を増巾して水車７の案内羽根の開
度を制御する。なお、上記発電機８は発電機軸に
取り付けられていて水車７の回転数と同一回転数
で回転し、水車７の回転数に比例した周波数の交
流電圧を発生する。一方、９は水車の出力を任意
に設定するために設けられる出力設定器であり、
この出力設定器９の設定出力は速度垂下率設定部
１０に差動変圧器４の電気信号とともに供給され
て演算され偏差信号Δｐが形成される。
あつた。図において、１は水車の速度を任意に設
定するために設けられる速度設定器であり、２は
永久磁石発電機８の回転数、すなわち水車７の回
転数を電気信号に変換する速度検出部である。こ
れらの各出力は減算されてその偏差信号Δｆが形
成される。この速度偏差信号Δｆは速度垂下率設
定部１０からの出力偏差信号ΔｐとともにP.I.D
制御部３に入力されて、比例，積分，微分の各演
算が行なわれ、調速系全体を円滑に制御するため
の制御信号が出力される。このP.I.D制御部３の
出力は差動変圧器４の出力とともにアクチユエー
タ５に供給される。差動変圧器４はアクチユエー
タ５の開度をそれに比例した電気信号に変換す
る。アクチユエータ５は、P.I.D制御部３及び差
動変圧器４の電気信号の偏差を機械的変位に変換
し、かつ増巾する。アクチユエータ５の出力は主
サーボ部６に供給され主サーボ部６は、アクチユ
エータ５の開度を増巾して水車７の案内羽根の開
度を制御する。なお、上記発電機８は発電機軸に
取り付けられていて水車７の回転数と同一回転数
で回転し、水車７の回転数に比例した周波数の交
流電圧を発生する。一方、９は水車の出力を任意
に設定するために設けられる出力設定器であり、
この出力設定器９の設定出力は速度垂下率設定部
１０に差動変圧器４の電気信号とともに供給され
て演算され偏差信号Δｐが形成される。
第２図ａ，ｂに上記アクチユエータ５の特性を
示す。１１はアクチユエータ５の入力に対しアク
チユエータに飽和特性がない時の理想的なアクチ
ユエータ速度、１２は現実のアクチユエータの速
度、１３はアクチユエータに飽和特性がない時、
第１図に於てPID制御部３の出力がステツプ状に
変化した時のアクチユエータの理想的な応答波
形、１４は現実のアクチユエータの応答波形、１
５は第１図に於てPID制御部３の出力がステツプ
変化した時の波形を示している。
示す。１１はアクチユエータ５の入力に対しアク
チユエータに飽和特性がない時の理想的なアクチ
ユエータ速度、１２は現実のアクチユエータの速
度、１３はアクチユエータに飽和特性がない時、
第１図に於てPID制御部３の出力がステツプ状に
変化した時のアクチユエータの理想的な応答波
形、１４は現実のアクチユエータの応答波形、１
５は第１図に於てPID制御部３の出力がステツプ
変化した時の波形を示している。
第３図は第１図の電気式調速機系に於て、速度
設定器１をステツプ状に変化した時の水車７の回
転数の応答波形を示す。１６は第１図に於て応答
を早くするためにPID制御部３のゲインを大きく
したために生じるオーバーシユート波形、１７は
オーバーシユート波形１６と同様に応答を早く
し、しかもオーバーシユートの発生しない最適な
波形、１８はオーバーシユート波形が生じないよ
う第１図に於てPID制御部３のゲインを小さくし
て応答が遅くなつた波形を示す。
設定器１をステツプ状に変化した時の水車７の回
転数の応答波形を示す。１６は第１図に於て応答
を早くするためにPID制御部３のゲインを大きく
したために生じるオーバーシユート波形、１７は
オーバーシユート波形１６と同様に応答を早く
し、しかもオーバーシユートの発生しない最適な
波形、１８はオーバーシユート波形が生じないよ
う第１図に於てPID制御部３のゲインを小さくし
て応答が遅くなつた波形を示す。
次に動作について説明する。今、発電機が系統
に並列されてなく、出力設定器９は操作しないも
のとする。すると、先ず速度設定器１により任意
の速度となるよう速度設定信号が与えられると速
度検出部２の信号を比較演算して偏差信号Δｆを
作り出す。そしてこれと出力偏差信号Δｐとを加
え合わせたものをPID制御部３に与える。PID制
御部３では入力偏差信号を比例，積分，微分演算
しその時点におけるアクチユエータ５の開度指令
を出力する。アクチユエータ５は、P.I.D制御部
３の出力信号と差動変圧器４を経由した自身の開
度信号との偏差信号で動作しP.I.D制御部３の出
力信号に比例した開度となるように動作する。ア
クチユエータ５の出力は主サーボ部６にて比例増
巾される。主サーボ部６の出力は主サーボモータ
の開度でありこれにより水車７の案内羽根の角度
を調節し水車７への流入水量を変化させる。その
結果水車７の回転数が変化する。水車７の回転数
は、永久磁石発電機８、速度検出部２を介してそ
れに比例する電気信号として負帰還される。以上
述べた動作はP.I.D制御部３の入力、すなわち速
度偏差信号と出力偏差信号とを加え合わせた偏差
信号が０になるまで続けられる。従つて水車７の
回転数は速度設定器１ね設定値により決定され
る。
に並列されてなく、出力設定器９は操作しないも
のとする。すると、先ず速度設定器１により任意
の速度となるよう速度設定信号が与えられると速
度検出部２の信号を比較演算して偏差信号Δｆを
作り出す。そしてこれと出力偏差信号Δｐとを加
え合わせたものをPID制御部３に与える。PID制
御部３では入力偏差信号を比例，積分，微分演算
しその時点におけるアクチユエータ５の開度指令
を出力する。アクチユエータ５は、P.I.D制御部
３の出力信号と差動変圧器４を経由した自身の開
度信号との偏差信号で動作しP.I.D制御部３の出
力信号に比例した開度となるように動作する。ア
クチユエータ５の出力は主サーボ部６にて比例増
巾される。主サーボ部６の出力は主サーボモータ
の開度でありこれにより水車７の案内羽根の角度
を調節し水車７への流入水量を変化させる。その
結果水車７の回転数が変化する。水車７の回転数
は、永久磁石発電機８、速度検出部２を介してそ
れに比例する電気信号として負帰還される。以上
述べた動作はP.I.D制御部３の入力、すなわち速
度偏差信号と出力偏差信号とを加え合わせた偏差
信号が０になるまで続けられる。従つて水車７の
回転数は速度設定器１ね設定値により決定され
る。
従来の電気調速機は以上のような動作をする
が、実際はアクチユエータ５には第２図に示すよ
うな飽和特性があるから速度設定器１を大幅にか
つ急激に変えるなどして、P.I.D制御部３の出力
が大幅に変化し、アクチユエータ５の入力が飽和
領域以上になると、アクチユエータ５はP.I.D制
御部３の出力に充分追従出来なくなる。その結
果、主サーボ６、水車７、永久磁石発電機８、速
度検出部２を経由して帰つて来る信号量は速度を
円滑にしかも早く制御するには不充分なものとな
る。従つてP.I.D制御部３の積分器は必要以上の
積分動作をすることになり第３図１６に示す様な
オーバーシユートを起こす。
が、実際はアクチユエータ５には第２図に示すよ
うな飽和特性があるから速度設定器１を大幅にか
つ急激に変えるなどして、P.I.D制御部３の出力
が大幅に変化し、アクチユエータ５の入力が飽和
領域以上になると、アクチユエータ５はP.I.D制
御部３の出力に充分追従出来なくなる。その結
果、主サーボ６、水車７、永久磁石発電機８、速
度検出部２を経由して帰つて来る信号量は速度を
円滑にしかも早く制御するには不充分なものとな
る。従つてP.I.D制御部３の積分器は必要以上の
積分動作をすることになり第３図１６に示す様な
オーバーシユートを起こす。
一方、オーバーシユートを避けようとすると、
アクチユエータ５がPID制御部３の出力に充分追
従するようにPID制御部３のゲインを小さくせね
ばならず、その結果第３図１８の如く速度の安定
に時間がかかる等の不具合が生じ、第３図１７に
示す如き最適な応答は実現困難となる。
アクチユエータ５がPID制御部３の出力に充分追
従するようにPID制御部３のゲインを小さくせね
ばならず、その結果第３図１８の如く速度の安定
に時間がかかる等の不具合が生じ、第３図１７に
示す如き最適な応答は実現困難となる。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、アクチユエータ５
が飽和領域に達したことを検出し、それにより
PID制御部３の積分器に負帰還をかけて余分な積
分動作を防止することにより第３図１６又は１８
の様な不具合のない電気式調速機を提供すること
を目的とするものである。
去するためになされたもので、アクチユエータ５
が飽和領域に達したことを検出し、それにより
PID制御部３の積分器に負帰還をかけて余分な積
分動作を防止することにより第３図１６又は１８
の様な不具合のない電気式調速機を提供すること
を目的とするものである。
以下、この発明の一実施例を第４図について詳
細に説明する。第４図において、符号１〜１０に
示す各部は第１図の同一符号の部分と全く同一で
ある。従つてその説明は省略する。一方、２０は
特に本発明に採用されたもので、アクチユエータ
５の開度に比例した差動変圧器４の出力信号とP.
I.D制御部３の出力信号との偏差が、ある制限値
を越えた時出力信号を発生する積分リミツタであ
る。そして、２１はP.I.D制御部３の一部を構成
する積分器Ｉである。
細に説明する。第４図において、符号１〜１０に
示す各部は第１図の同一符号の部分と全く同一で
ある。従つてその説明は省略する。一方、２０は
特に本発明に採用されたもので、アクチユエータ
５の開度に比例した差動変圧器４の出力信号とP.
I.D制御部３の出力信号との偏差が、ある制限値
を越えた時出力信号を発生する積分リミツタであ
る。そして、２１はP.I.D制御部３の一部を構成
する積分器Ｉである。
第５図ａは第４図の積分リミツタ２０の入出力
特性を示す。そして、その２２はP.I.D制御部３
と差動変圧器４の偏差に対する積分リミツタ２０
の出力を示す。第５図ｂはPID制御部３と差動変
圧器４の偏差に対するアクチユエータ５の速度を
示し、第２図の１２と同一である。
特性を示す。そして、その２２はP.I.D制御部３
と差動変圧器４の偏差に対する積分リミツタ２０
の出力を示す。第５図ｂはPID制御部３と差動変
圧器４の偏差に対するアクチユエータ５の速度を
示し、第２図の１２と同一である。
次に動作について説明する。今、発電機が系統
に並列されてなく、出力設定器９は操作されない
ものとする。先ず、速度設定器１により任意の速
度となるよう速度設定信号が与えられ、これと速
度検出部２の信号を比較演算して偏差信号Δｆを
作り出し、これと出力偏差信号Δｐとを加え合わ
せたものをP.I.D制御部３に与える。
に並列されてなく、出力設定器９は操作されない
ものとする。先ず、速度設定器１により任意の速
度となるよう速度設定信号が与えられ、これと速
度検出部２の信号を比較演算して偏差信号Δｆを
作り出し、これと出力偏差信号Δｐとを加え合わ
せたものをP.I.D制御部３に与える。
P.I.D制御部３では、入力偏差信号を比例，積
分，微分演算しその時点におけるアクチユエータ
５の開度指令を出力する。アクチユエータ５は、
PID制御部３の出力信号と差動変圧器４を経由し
た自身の開度信号との偏差信号で動作し、PID制
御部３の出力に比例した開度となるように動作す
る。ここで積分リミツタ２０の入力には、PID制
御部３の出力と差動変圧器４の差が与えられ、第
５図ａに示す様にアクチユエータ５の飽和速度値
近辺から積分リミツタ２０は出力しはじめる。そ
れがP.I.D制御部３の積分器２１に負帰還される
ので積分器２１の積分動作は停止する。従つてP.
I.D制御部３の出力は、第５図ｂに示す様にアク
チユエータ５と差動変圧器４の偏差がアクチユエ
ータ５の飽和値近辺よりも大きく超えないように
逆に制御される。このことは、言い換えればアク
チユエータ５の入力が速度特性の飽和値近辺以内
となるようP.I.D制御部３が出力するので、結果
的にはアクチユエータの飽和特性が補正されアク
チユエータ５はP.I.D制御部３に充分追従する。
アクチユエータ５の出力は、主サーボ部６にて比
例増巾される。主サーボ部６の出力は、主サーボ
モータの開度でありこれにより水車７の案内羽根
の角度を調節し水車７への流入水量を変化させ
る。その結果として水車７の回転数が変化する。
水車７の回転数は永久磁石発電機８、速度検出部
２を介してそれに比例する電気信号として負帰還
される。
分，微分演算しその時点におけるアクチユエータ
５の開度指令を出力する。アクチユエータ５は、
PID制御部３の出力信号と差動変圧器４を経由し
た自身の開度信号との偏差信号で動作し、PID制
御部３の出力に比例した開度となるように動作す
る。ここで積分リミツタ２０の入力には、PID制
御部３の出力と差動変圧器４の差が与えられ、第
５図ａに示す様にアクチユエータ５の飽和速度値
近辺から積分リミツタ２０は出力しはじめる。そ
れがP.I.D制御部３の積分器２１に負帰還される
ので積分器２１の積分動作は停止する。従つてP.
I.D制御部３の出力は、第５図ｂに示す様にアク
チユエータ５と差動変圧器４の偏差がアクチユエ
ータ５の飽和値近辺よりも大きく超えないように
逆に制御される。このことは、言い換えればアク
チユエータ５の入力が速度特性の飽和値近辺以内
となるようP.I.D制御部３が出力するので、結果
的にはアクチユエータの飽和特性が補正されアク
チユエータ５はP.I.D制御部３に充分追従する。
アクチユエータ５の出力は、主サーボ部６にて比
例増巾される。主サーボ部６の出力は、主サーボ
モータの開度でありこれにより水車７の案内羽根
の角度を調節し水車７への流入水量を変化させ
る。その結果として水車７の回転数が変化する。
水車７の回転数は永久磁石発電機８、速度検出部
２を介してそれに比例する電気信号として負帰還
される。
以上述べた動作はP.I.D制御部３の入力、すな
わち、速度偏差信号と出力偏差信号とを加え合わ
せた偏差信号が０になるまで続けられる。従つて
水車７の回転数は、速度設定器１の設定値により
決定される。
わち、速度偏差信号と出力偏差信号とを加え合わ
せた偏差信号が０になるまで続けられる。従つて
水車７の回転数は、速度設定器１の設定値により
決定される。
なお、上記実施例では、積分リミツタ２０を積
分器２１に負帰還したものを設けたが、積分リミ
ツタ２０の負帰還をP.I.D制御部３全体にかけて
も同様な効果が期待できる。
分器２１に負帰還したものを設けたが、積分リミ
ツタ２０の負帰還をP.I.D制御部３全体にかけて
も同様な効果が期待できる。
また、上記実施例では電気式調速機の場合につ
いて説明したが、他のP.I並びにP.I.D制御方式の
サーボ制御装置であつてもよく、上記実施例と同
様の効果を奏する。
いて説明したが、他のP.I並びにP.I.D制御方式の
サーボ制御装置であつてもよく、上記実施例と同
様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば機械的操作部
の飽和領域を検出する積分リミツタを設けてPID
制御部の積分器へ負帰還をかけるようにしたの
で、機械的操作部すなわちアクチユエータ制御部
の飽和特性は補正されることになり、飽和特性に
よるオーバーシユートが解消されるとともに充分
な速応性が得られる効果がある。
の飽和領域を検出する積分リミツタを設けてPID
制御部の積分器へ負帰還をかけるようにしたの
で、機械的操作部すなわちアクチユエータ制御部
の飽和特性は補正されることになり、飽和特性に
よるオーバーシユートが解消されるとともに充分
な速応性が得られる効果がある。
第１図は、従来の電気式調速機のブロツク図、
第２図ａ，ｂは、アクチユエータの入出力及び応
答特性図、第３図は、電気式調速機のステツプ応
答特性図、第４図は、この発明の一実施例による
電気調速機のブロツク図、第５図ａは、この発明
の一実施例による積分リミツタ２０の入出力特性
図、第５図ｂは、アクチユエータ５の入出力特性
図を示す。 １……速度設定器、２……速度検出部、３……
P.I.D制御部、４……差動変圧器、５……アクチ
ユエータ、９……出力設定部、２０……積分リミ
ツタ。なお、図中同一符号は同一部分を示す。
第２図ａ，ｂは、アクチユエータの入出力及び応
答特性図、第３図は、電気式調速機のステツプ応
答特性図、第４図は、この発明の一実施例による
電気調速機のブロツク図、第５図ａは、この発明
の一実施例による積分リミツタ２０の入出力特性
図、第５図ｂは、アクチユエータ５の入出力特性
図を示す。 １……速度設定器、２……速度検出部、３……
P.I.D制御部、４……差動変圧器、５……アクチ
ユエータ、９……出力設定部、２０……積分リミ
ツタ。なお、図中同一符号は同一部分を示す。
Claims (1)
- １ 水車の速度を任意に設定する速度設定器と、
上記水車の速度を検出する速度検出部と、上記水
車の出力を任意に設定する出力設定部と、アクチ
ユエータの開度を該開度に比例した電気信号に変
換する差動変圧器と、上記出力設定部の設定出力
と上記差動変圧器の電気信号とを受けて出力偏差
信号を演算する速度垂下率設定部と、上記速度設
定器の設定速度と上記速度検出部の検出速度との
速度偏差信号および上記速度垂下率設定部で演算
された出力偏差信号とを入力して比例、積分、微
分の各演算を行なう比例積分微分制御部と、上記
アクチユエータが飽和領域に達して上記出力検出
部の検出出力と上記比例積分微分制御部の出力と
の偏差が所定の値を越えたときに帰還出力を発生
して上記比例積分微分制御部の積分演算部に負帰
還をかける積分リミツタとからなる電気式調速
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7583779A JPS55166714A (en) | 1979-06-13 | 1979-06-13 | Electric type speed governor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7583779A JPS55166714A (en) | 1979-06-13 | 1979-06-13 | Electric type speed governor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55166714A JPS55166714A (en) | 1980-12-26 |
| JPS6122807B2 true JPS6122807B2 (ja) | 1986-06-03 |
Family
ID=13587700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7583779A Granted JPS55166714A (en) | 1979-06-13 | 1979-06-13 | Electric type speed governor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55166714A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021066180A1 (ja) | 2019-10-03 | 2021-04-08 | 日本製鉄株式会社 | 自動車の下部構造 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5890218A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-28 | Fuji Electric Co Ltd | 電気式調速機 |
| JPS59157701A (ja) * | 1983-02-25 | 1984-09-07 | Hitachi Ltd | 水車発電機の調速装置 |
| IN164018B (ja) * | 1985-08-16 | 1988-12-31 | Siemens Ag |
-
1979
- 1979-06-13 JP JP7583779A patent/JPS55166714A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021066180A1 (ja) | 2019-10-03 | 2021-04-08 | 日本製鉄株式会社 | 自動車の下部構造 |
| KR20220039805A (ko) | 2019-10-03 | 2022-03-29 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 자동차의 하부 구조 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55166714A (en) | 1980-12-26 |
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