JPS63144782A - Controller for motor - Google Patents

Controller for motor

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Publication number
JPS63144782A
JPS63144782A JP61290272A JP29027286A JPS63144782A JP S63144782 A JPS63144782 A JP S63144782A JP 61290272 A JP61290272 A JP 61290272A JP 29027286 A JP29027286 A JP 29027286A JP S63144782 A JPS63144782 A JP S63144782A
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JP
Japan
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speed
motor
electric motor
inertia
moment
Prior art date
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Pending
Application number
JP61290272A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masakatsu Nomura
昌克 野村
Tadashi Ashikaga
足利 正
Keiko Suda
須田 圭子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP61290272A priority Critical patent/JPS63144782A/en
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain excellent speed responding characteristic even if the moment of the inertia of a motor load is changed, by controlling a speed for the model of a motor, and by compensating the speed of the motor to be equal to the speed of the model. CONSTITUTION:A motor 2 is simulated, and a motor simulation means (model) 13 having the same characteristic as that of the motor 2 is set. Torque current It is regulated by a speed controller 11 so that difference between the speed W of the model 13 and a set speed Ws may be zero. Then, the same torque current as that fed to the model 13 is fed also to the motor 2. In the meantime, from a compensator 12, compensating current Ix is fed to the motor 2 through an adder 15 so that the speed Wr of the motor 2 may be made to coincide with the speed W of the model 13. As a result, even if the moment of the inertia of a motor load is changed, excellent speed responding characteristic can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は、電動機の速度を制御する装置に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to a device for controlling the speed of an electric motor.

B6発明の概要 本発明の第1の発明は、電動機の速度を制御する装置に
おいて、 電動機と等価な特性を持つ電動機模擬手段に対して速度
制御を行って電動機の速度を間接的に制御し、さらに、
補償器を用いて電動機の速度を電動機模擬手段の速度に
追従させることにより、電動機負荷の慣性モーメントが
変化した場合にも、優れた速度応答特性を得ることを可
能とするものである。
B6 Summary of the Invention The first invention of the present invention is a device for controlling the speed of an electric motor, which indirectly controls the speed of the electric motor by controlling the speed of a motor simulating means having characteristics equivalent to that of the electric motor; moreover,
By using a compensator to make the speed of the motor follow the speed of the motor simulating means, it is possible to obtain excellent speed response characteristics even when the moment of inertia of the motor load changes.

また、本発明の第2の発明は、上記電動機の速度を制御
する装置において、 ざらに、電動機の慣性モーメントを推定するための慣性
モーメント推定器とランダムノイズ発生器とを備え、電
動機模擬手段を含む速度制御系の伝達関数を慣性モーメ
ントの変化に応じて調整することによって、 電動機負荷の慣性モーメントがさらに大きく変化した場
合にも、優れた速度応答特性を得ることを可能とするも
のである。
Further, a second aspect of the present invention provides the apparatus for controlling the speed of the electric motor, which roughly comprises a moment of inertia estimator and a random noise generator for estimating the moment of inertia of the electric motor, and a motor simulating means. By adjusting the transfer function of the included speed control system according to changes in the moment of inertia, it is possible to obtain excellent speed response characteristics even when the moment of inertia of the motor load changes significantly.

C0従来の技術 第10図に従来の電動機の制御装置を用いて電動機の速
度を制御する場合の制御系のブロック図を示す。この制
御系は制御装置200と、負荷のかかった電動機2とか
らなシ、電動機速度のフィードバックコントロールを行
っている。制御装置200は制御要素としてPI部20
1を持ち、その伝達関数Gc(S)は次式によって表さ
れる。
C0 Prior Art FIG. 10 shows a block diagram of a control system when controlling the speed of an electric motor using a conventional electric motor control device. This control system performs feedback control of the motor speed between the control device 200 and the motor 2 under load. The control device 200 has a PI unit 20 as a control element.
1, and its transfer function Gc(S) is expressed by the following equation.

Gc(S)  =  Kp  十 K土/Sここでs 
Kpおよびに1は制御定数である。制御量としての電動
機2の速度We ld P I部の入力に帰還させ、速
度の設定値Wsとの差をとってPI部201に入力する
ePI部201はトルク電流Itcを操作量として電動
機2に出力し、速度Weが設定値Weに等しくなるよう
に電動機のトルクを調整する。なお電動機2には一般に
外乱Tが加わっている。
Gc(S) = Kp 10 K soil/S where s
Kp and 1 are control constants. The speed Weld of the electric motor 2 as a controlled variable is fed back to the input of the PI section, and the difference from the speed set value Ws is calculated and input to the PI section 201.e The PI section 201 feeds the torque current Itc to the electric motor 2 as a manipulated variable. The torque of the electric motor is adjusted so that the speed We becomes equal to the set value We. Note that a disturbance T is generally applied to the electric motor 2.

D3発明が解決しようとする問題点 上述した従来の電動機の制御装置を用いた制御系では、
応答特性は制御定数Kpとに1とによって決まる。これ
らの値は電動機負荷の慣性モーメントをあらかじめ想定
し、望ましい応答特性が得られるように設定する。そし
て設定した値は固定とし、変化させることはない。
D3 Problems to be solved by the invention In the control system using the conventional electric motor control device described above,
The response characteristic is determined by the control constant Kp and 1. These values are set so that the moment of inertia of the motor load is assumed in advance and desired response characteristics are obtained. The set value is fixed and will not be changed.

従って、電動機負荷の慣性モーメントが変化した場合に
は、特性方程式の根が変わシ、望ましい応答特性を得る
ことは不可能となる。さらに、慣性モーメントの変化が
激しい場合には制御系が不安定になることもある。
Therefore, when the moment of inertia of the motor load changes, the roots of the characteristic equation change, making it impossible to obtain desired response characteristics. Furthermore, if the moment of inertia changes rapidly, the control system may become unstable.

本発明の目的は、このような問題を解決し、電動機負荷
の慣性モーメントが変化しても常に望ましい速度応答特
性が得られる電動機の制御装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control device for a motor that can solve these problems and always provide desirable speed response characteristics even when the moment of inertia of the motor load changes.

箕9問題点を解決するための手段 本発明の第1の発明による電動機の制御装置は、電動機
を模擬し、電動機と等価な特性を持つ電動機模擬手段と
、この電動機模擬手段と電動機とに同じトルク電流を供
給し、電動機模擬手段の速度と設定速度との差にもとづ
いて、この差が零となるようトルク電流を調整する速度
制御器とを持っている。また、減算器によって得た電動
機と電動機模擬手段との速度差をもとに、この速度差を
零とするための補償電流を出力する補償器を持つ。
9. Means for Solving the Problems The electric motor control device according to the first aspect of the present invention includes a motor simulating means that simulates an electric motor and has characteristics equivalent to the electric motor, and a motor simulating means that is the same as the electric motor. It has a speed controller that supplies a torque current and adjusts the torque current based on the difference between the speed of the motor simulating means and the set speed so that this difference becomes zero. The compensator also has a compensator that outputs a compensation current to make the speed difference zero based on the speed difference between the motor and the motor simulating means obtained by the subtracter.

この補償電流は加算器によシ上記トルク電流に加え、電
動機に供給する。
This compensation current is added to the torque current by an adder and is supplied to the motor.

本発明の第2の発明による電動機の制御装置は、以上に
加え、電動機の慣性モーメントを推定するための慣性モ
ーメント推定器とランダムノイズ発生器とを有している
。また、上記電動機模擬手段と速度制御器の伝達関数は
慣性モーメント推定器の出力信号によりそれぞれ調整で
きるようになっている。
In addition to the above, the electric motor control device according to the second aspect of the present invention includes a moment of inertia estimator and a random noise generator for estimating the moment of inertia of the electric motor. Further, the transfer functions of the motor simulating means and the speed controller can be adjusted respectively by the output signals of the moment of inertia estimator.

71作用 本発明の第1の発明による電動機の制御装置は、速度制
御は電動機ではなく、電動機模擬手段に対して行う。す
なわち、速度制御器は電動機模擬手段の速度をフィード
バック信号として受け、電動機模擬手段の速度が設定速
度に等しくなるよう電動機模擬手段に供給するトルク電
波を調整する。
71 Effect In the electric motor control device according to the first aspect of the present invention, speed control is performed not on the electric motor but on the electric motor simulating means. That is, the speed controller receives the speed of the motor simulating means as a feedback signal, and adjusts the torque radio wave supplied to the motor simulating means so that the speed of the motor simulating means becomes equal to the set speed.

同じトルク電流は電動機にも供給されているので、電動
機の速度は間接的に設定速度となるように制御される。
Since the same torque current is also supplied to the electric motor, the speed of the electric motor is indirectly controlled to the set speed.

さらに、補償器によって電動機に供給する補償電流を調
整することにより、電動機負荷の慣性モーメントの変化
などのため生じた電動機と電動機模擬手段との速度差が
零となるよう電動機を制御する。
Further, by adjusting the compensation current supplied to the motor by the compensator, the motor is controlled so that the speed difference between the motor and the motor simulating means, which occurs due to a change in the moment of inertia of the motor load, becomes zero.

本発明の第2の発明による電動機の制御装置では、さら
に、ランダムノイズ発生器によって発生させたランダム
ノイズ電流をトルク電流に注入して電動機と電動機模擬
手段とに供給し、慣性モーメント推定器によシその時生
じた電動機と電動機模擬手段との速度差およびランダム
ノイズ電流をもとに電動機の慣性モーメントを推定する
。そして、推定結果にもとづいて電動機模擬手段の慣性
モーメントおよび速度制御器の伝達関数をそれぞれ調整
する。これにより、電動機の慣性モーメントが大きく変
化しても、優れた速度伝達特性が得られる。
In the electric motor control device according to the second aspect of the present invention, the random noise current generated by the random noise generator is further injected into the torque current and supplied to the electric motor and the electric motor simulating means, and the moment of inertia estimator is used. The moment of inertia of the motor is estimated based on the speed difference between the motor and the motor simulator and the random noise current that occurred at that time. Then, based on the estimation results, the moment of inertia of the motor simulating means and the transfer function of the speed controller are respectively adjusted. As a result, excellent speed transmission characteristics can be obtained even if the moment of inertia of the electric motor changes significantly.

G、実施例 次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。G. Example Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

説明に入る前に、ここで用いる記号の一覧表を示す。Before we get into the explanation, here is a list of the symbols used here.

W8:設定速度 W :モデルの速度 Wr:電動機の速度 TL:負荷トルク Jr:電動機の慣性モーメント J :モデルの慣性モーメント e :速度差 Km : )ルク定数 In−ランダムノイズ電流 It : )ルク電流 ■x:補償電流 、に’p * K’i + ’に!q 、Kr 、Ke
 + Ka :定数τ :時定数 S :演算子 実施例1 第1図に、第1の発明の一実施例を表すブロック図を示
す。この制御系は本発明による制御装置1と負荷のかか
った電動機2とによって構成されておシ、制御装置1は
さらに次の(イ)〜(ホ)によって構成されている。
W8: Set speed W: Model speed Wr: Motor speed TL: Load torque Jr: Motor inertia J: Model inertia moment e: Speed difference Km: ) Luk constant In - Random noise current It: ) Luk current ■ x: Compensation current, to 'p * K'i + '! q, Kr, Ke
+ Ka: Constant τ: Time constant S: Operator Embodiment 1 FIG. 1 shows a block diagram representing an embodiment of the first invention. This control system is constituted by a control device 1 according to the present invention and a loaded electric motor 2, and the control device 1 is further constituted by the following (a) to (e).

(イ)電動機2を模擬し、電動機2に等価な特性を持つ
電動機模擬手段(以下、モデルという)13゜(ロ) 
モデル13と電動機2とにトルク電流Itを供給し、モ
デル13の速度Wをフィードバック信号として受け、こ
の速度が設定速度W日に等しくなるようにトルク電流I
tを調整する速度制御器11゜(ハ)電動機2の速度W
rとモデル13の速度Wとの差を求める減算器14゜ に)伝達関数が比例要素と積分要素とからなシ、減算器
14で得た電動機2の速度とモデル13の速度との差を
もとに、電動機2の速度Wrをモデル13の速度Wに追
従させるための補償電流を出力する補償器12e (ホ)速度制御器11が出力するトルク電流に補償器1
2が出力する補償電流を加算し、電動機2に出力する加
算器15e 次に動作について説明する。この制御系では速度制御器
11はモデル13に対して速度制御を行う。
(a) Motor simulating means (hereinafter referred to as model) that simulates the motor 2 and has characteristics equivalent to the motor 2 13° (b)
A torque current It is supplied to the model 13 and the electric motor 2, and the speed W of the model 13 is received as a feedback signal, and the torque current I is set so that this speed becomes equal to the set speed W.
Speed controller 11° for adjusting t (c) Speed W of electric motor 2
If the transfer function is not composed of a proportional element and an integral element, the difference between the speed of the motor 2 obtained by the subtractor 14 and the speed of the model 13 is Based on the compensator 12e, the compensator 12e outputs a compensation current for making the speed Wr of the electric motor 2 follow the speed W of the model 13.
The operation of the adder 15e which adds the compensation current outputted by the adder 15e and outputs it to the motor 2 will now be described. In this control system, a speed controller 11 performs speed control on the model 13.

すなわち速度制御器11はモデル13の速度Wをフィー
ドバック信号として受け、モデル13の速度Wと設定速
度W8との差を零とするようにトルク電流を調整する。
That is, the speed controller 11 receives the speed W of the model 13 as a feedback signal, and adjusts the torque current so that the difference between the speed W of the model 13 and the set speed W8 becomes zero.

モデル13に供給されているトルク電流と同じトルク電
流が電動機2にも供給されているので、電動機2の特性
とモデル13の特性とが同じであれば、電動機2の速度
Wrはモデル13の速度W、従って設定速度Wsに等し
くなる。しかし、電動機2の負荷の慣性モーメントが変
化した場合あるいはモデル13におけるパラメータ設定
にずれがある場合には電動機2の特性とモデル13の特
性とは異なったものとなる。
The same torque current as that supplied to model 13 is also supplied to motor 2, so if the characteristics of motor 2 and the characteristics of model 13 are the same, the speed Wr of motor 2 is the same as the speed of model 13. W is therefore equal to the set speed Ws. However, if the moment of inertia of the load of the electric motor 2 changes or if there is a difference in parameter settings in the model 13, the characteristics of the electric motor 2 and the characteristics of the model 13 will be different.

補償器12はこのような特性の不一致が生じても、電動
機2の速度Wrをモデル13の速度Wに一致させるため
に設けられている。すなわち、補償器12が出力する補
償電流は加算器15を通じて電動機に供給されており、
補償器12は、減算器14から入力され之速度Wrと速
度Wとの差を受け、速度Wrと速度Wとの差を零とする
ようにこの補償電流を調整する。
The compensator 12 is provided to make the speed Wr of the electric motor 2 match the speed W of the model 13 even if such a mismatch in characteristics occurs. That is, the compensation current output from the compensator 12 is supplied to the motor through the adder 15,
The compensator 12 receives the difference between the speed Wr and the speed W inputted from the subtractor 14, and adjusts this compensation current so that the difference between the speed Wr and the speed W becomes zero.

このようにして本実施例では、電動機負荷の慣性モーメ
ントが変化しても、優れた速度応答特性を得ることが可
能とカる。
In this way, in this embodiment, even if the moment of inertia of the motor load changes, it is possible to obtain excellent speed response characteristics.

なお、本実施例において補償器12は、その伝達関数が
上記のように比例要素と積分要素とからなるものに限定
されるものではなく、必要とする制御特性に応じて、例
えば微分要素を含むもの等とすることができる。
In addition, in this embodiment, the compensator 12 is not limited to having a transfer function consisting of a proportional element and an integral element as described above, but may include, for example, a differential element depending on the required control characteristics. It can be a thing etc.

実施例2 第2図に、第2の発明の一実施例を表すブロック図を示
す。この制御系は本発明による制御装置100と負荷の
かかった電動機2とによって構成されている。制御装置
100は、第1図に示した制御器fitlに、新たに慣
性モーメント推定器16と、ランダムノイズ発生器17
と、加算器18とを付加したものとなっている。また、
速度制御器111とモデル113の伝達関数はいずれも
慣性モーメント推定器16からの信号によって調整可能
となっている。
Embodiment 2 FIG. 2 shows a block diagram representing an embodiment of the second invention. This control system is constituted by a control device 100 according to the invention and a loaded electric motor 2. The control device 100 adds a moment of inertia estimator 16 and a random noise generator 17 to the controller fitl shown in FIG.
and an adder 18 are added. Also,
The transfer functions of the speed controller 111 and the model 113 can both be adjusted by signals from the moment of inertia estimator 16.

次に、動作の概要を説明する。ランダムノイズ発生器1
7が発生するランダムノイズ電流は、加算器18により
、電動機2に供給するトルク電流に注入される。この時
、電動機2の慣性モーメントがモデル113の慣性モー
メントと異なっている場合には、電動機の速度Wrとモ
デルの速度Wとの間に差が生じる。減算器14はこの差
を慣性モーメント推定器16に出力する。慣性モーメン
ト推定器16はこの速度差とランダムノイズ発生器17
がらのランダムノイズ電流とをもとに電動機2の慣性モ
ーメントを推定する。そして推定結果にもとすいてモデ
ル113の慣性モーメントを電動機2のものと一致する
ように調整する。慣性モーメント推定器16は同時に速
度制御器111の伝達関数をも調整することによって、
モデル113の慣性モーメントを変化させたことによる
制御系の伝達関数の変化を補正する。これによシ慣性モ
ーメント変更前と同じ速度応答特性が得られる。
Next, an overview of the operation will be explained. Random noise generator 1
The random noise current generated by 7 is injected into the torque current supplied to the electric motor 2 by the adder 18 . At this time, if the moment of inertia of the electric motor 2 is different from the moment of inertia of the model 113, a difference occurs between the speed Wr of the electric motor and the speed W of the model. Subtractor 14 outputs this difference to moment of inertia estimator 16. The moment of inertia estimator 16 uses this speed difference and the random noise generator 17
The moment of inertia of the electric motor 2 is estimated based on the random noise current. Based on the estimation results, the moment of inertia of the model 113 is adjusted to match that of the electric motor 2. The moment of inertia estimator 16 simultaneously adjusts the transfer function of the speed controller 111 to
A change in the transfer function of the control system due to a change in the moment of inertia of the model 113 is corrected. As a result, the same speed response characteristics as before changing the moment of inertia can be obtained.

このようにして本実施例では、電動機の慣性モーメント
が大きく変化した場合にも優れた速度応答特性を得るこ
とが可能となる。
In this way, in this embodiment, it is possible to obtain excellent speed response characteristics even when the moment of inertia of the electric motor changes significantly.

第3図は本実施例をさらに詳しく表したプロッり図であ
シ、第2図の各構成要素をそれらを構成する伝達要素に
分解して示している。各ブロック内に書かれている数式
は伝達関数を表す。この図を用いて本実施例についてさ
らに詳しく説明する。
FIG. 3 is a plot diagram showing this embodiment in more detail, and shows each component in FIG. 2 broken down into its constituent transmission elements. The formula written in each block represents a transfer function. This example will be explained in more detail using this figure.

第3図に示すように、速度制御器111は伝達要素30
1 、302と、さらに設定速度Wsとフィードバック
信号としてのモデルの速度Wとの1を求める減算要素3
03と、加算要素304とにより構成されている。電動
機2は伝達要素305 、307と加算要素306とに
より構成されている。モデル113はこれに対応して伝
達要素309.310からなる。補償器12は伝達要素
308によシ構成され、慣性モーメント推定器16は伝
達要素311と乗算要素312とを有している。
As shown in FIG.
1, 302, and a subtraction element 3 that calculates 1 between the set speed Ws and the model speed W as a feedback signal.
03 and an addition element 304. The electric motor 2 is composed of transmission elements 305 and 307 and an addition element 306. The model 113 correspondingly consists of transfer elements 309, 310. The compensator 12 includes a transfer element 308 , and the moment of inertia estimator 16 includes a transfer element 311 and a multiplication element 312 .

まずモデル113に対する速度制御について説明する。First, speed control for the model 113 will be explained.

理解を芥易にするため、第3図においてモデル113の
速度制御に関連する部分のみを取り出したブロック図を
第4図に示す。この制御系の出力であるモデル113の
速度Wは次式によって表される。
In order to facilitate understanding, FIG. 4 shows a block diagram in which only the parts related to speed control of the model 113 in FIG. 3 are extracted. The speed W of the model 113, which is the output of this control system, is expressed by the following equation.

(Kq+J ) −S −S+Kp @S+Kiただし
、Kp = KmK’p 、 It = K’、iKm
 、 K、q = KmlK’q 。
(Kq+J) −S −S+Kp @S+Ki However, Kp = KmK'p, It = K', iKm
, K,q = KmlK'q.

S−演算子である。(1)式においてモデルの慣性モー
メン) Jrが変化し、モデルの慣性モーメントJを変
化させる必要が生じたときは、Kqを調整することによ
シ伝達関数を変化しないようにできる。
S-operator. In equation (1), when the moment of inertia (Jr) of the model changes and it becomes necessary to change the moment of inertia J of the model, the transfer function can be kept unchanged by adjusting Kq.

具体的には、伝達要素302のに′q  を調節する。Specifically, 'q' of the transmission element 302 is adjusted.

次に慣性モーメント推定器16による電動機の慣性モー
メン) Jrの推定について説明する。第5図に示した
ブロック図は、分かりやすくするため、第3図から電動
機2をモデル113に追従させるのに関連した部分を取
シ出したものである。この図よシ、減算器14の出力、
すなわち電動機の速度Wrとモデルの速度Wとの差、す
なわち速度差eは次式によって表される。
Next, the estimation of the moment of inertia (Jr) of the electric motor by the moment of inertia estimator 16 will be explained. In the block diagram shown in FIG. 5, for the sake of clarity, parts related to making the electric motor 2 follow the model 113 are extracted from FIG. 3. In this figure, the output of the subtractor 14,
That is, the difference between the motor speed Wr and the model speed W, that is, the speed difference e, is expressed by the following equation.

J  Jr     Jr ここで、eとIn()ルク電流Itに注入するランダム
ノイズ電流)との積を計算し、積分することによりその
平均を求めると、(2)式()内の第2項は、’I’L
とItとは通常、相互に関係がないので零となる(なぜ
なら、ランダムノイズの平均は零となるため)。一方(
)内の第1項はInが2乗されることになるので零には
ならない。言いかえると、負荷トルクTt、に関する項
は零となり、電動機の慣性モーメン) Jrとモデルの
慣性モーメントJとの違いに関する項だけが残る。
J Jr Jr Here, if we calculate the product of e and In (random noise current injected into the torque current It) and obtain the average by integrating, the second term in equation (2) is ,'I'L
and It are usually zero because they have no relation to each other (because the average of random noise is zero). on the other hand(
) will not be zero because In will be squared. In other words, the term related to the load torque Tt becomes zero, and only the term related to the difference between the moment of inertia (Jr) of the motor and the moment of inertia J of the model remains.

従って、(3)式のようにモデルの慣性モーメントJを
変化させれば、eの平均値は零となシ、電動機の慣性モ
ーメントが推定できる。
Therefore, if the moment of inertia J of the model is changed as shown in equation (3), the average value of e becomes zero, and the moment of inertia of the electric motor can be estimated.

Jn=Jn−t(1+y)         ・・・・
・・(3)ただし、Jn−x  は前のモデルの慣性モ
ーメント、Jnは次のモデルの慣性モーメントである。
Jn=Jn-t(1+y)...
...(3) However, Jn-x is the moment of inertia of the previous model, and Jn is the moment of inertia of the next model.

また、yはy=L  (Y)でYは(4)式によって表
される。
Further, y is expressed by y=L (Y), and Y is expressed by equation (4).

々お、式中りはラプラス変換L はラプラス逆変換を表
わす。
In the formula, the Laplace transform L represents the Laplace inverse transform.

また、速度制御系の伝達関数が変化しないようにするた
め、伝達要素302の定数に′q  を(5)式のよう
に変化きせる。
In addition, in order to prevent the transfer function of the speed control system from changing, the constant 'q of the transfer element 302 is changed as shown in equation (5).

K’qn = K’qn−x −Jn−1IIy   
    ・・・”・(5)ただし、K’qn−1は前の
に’+1の値1.に’qnは次の豹の値を表す。第6図
は理解を助けるため、(3)式、(4)式によるJnの
計算をブロック図で表し念ものである。ノイズ乗算部6
01で速度差eとランダムノイズ電流Inとの積を求め
、その結果を1次遅れ要素602で平均する((4)式
に対応)。そしてブロック603において慣性モーメン
トJnを得る((3)式に対応)e 第3図に戻って具体的に説明すると、慣性モーメントの
推定器16において、乗算要素312が上記速度差eと
ランダムノイズ電流Inとの積を計算し、その結果を1
次遅れ要素である伝達要素311は平均して信号yを出
力する。これは伝達要素310、302に入力され、モ
デル113の慣性モーメントJと伝達要素302の定数
賄の調整が行われる。
K'qn = K'qn-x - Jn-1IIy
..."・(5) However, K'qn-1 is the value of '+1' in the previous value 1.'qn represents the next value of leopard. To help understanding, Figure 6 shows the formula (3) , the calculation of Jn by equation (4) is illustrated in a block diagram.Noise multiplication unit 6
01, the product of the speed difference e and the random noise current In is calculated, and the results are averaged by the first-order delay element 602 (corresponding to equation (4)). Then, in block 603, the moment of inertia Jn is obtained (corresponding to equation (3)) e Returning to FIG. Calculate the product with In and convert the result to 1
The transfer element 311, which is the next lag element, outputs the signal y on average. This is input to the transmission elements 310 and 302, and the moment of inertia J of the model 113 and the constant supply of the transmission element 302 are adjusted.

第7図に本実施例の性能を示すためのシミュレーション
結果を、第8図、第9図に比較のため従来の制御系のシ
ミュレーション結果を示す。いずれの図においても曲線
7a、8a+ 9aは電動機2の速度を、曲線7cはモ
デル113の速度を表し、曲線7b、8b、9bは電動
機2の出力トルクを表す。そして、時間t1において負
荷トルクを変化させ、時間t2において電動機の慣性モ
ーメントを0.00467から0.0343686に(
約7.3倍)、時間t3において設定速度を0.5から
0.75に変化させている。なお、電動機の速度を表す
曲線7aとモデルの速度を表す曲線7cとは時間tl付
近以外では一致しておシ、区別できない。また、第8図
では慣性モーメントは変化させていない。
FIG. 7 shows simulation results for showing the performance of this embodiment, and FIGS. 8 and 9 show simulation results for a conventional control system for comparison. In both figures, curves 7a and 8a+9a represent the speed of the electric motor 2, curve 7c represents the speed of the model 113, and curves 7b, 8b, and 9b represent the output torque of the electric motor 2. Then, at time t1, the load torque is changed, and at time t2, the moment of inertia of the electric motor is changed from 0.00467 to 0.0343686 (
(approximately 7.3 times), and the set speed is changed from 0.5 to 0.75 at time t3. Note that the curve 7a representing the speed of the electric motor and the curve 7c representing the speed of the model match and cannot be distinguished except around time tl. Further, in FIG. 8, the moment of inertia is not changed.

まず設定速度を変化させ之場合の速度の変化に着目する
。従来の制御系では第8図に示したように、慣性モーメ
ントを変化させない場合には(すなわち、モデルの慣性
モーメント/電動機の慣性モーメン)=1)、時間t3
において設定速度を変化させても良好に応答している。
First, let's focus on the change in speed when the set speed is changed. In the conventional control system, as shown in FIG. 8, when the moment of inertia is not changed (i.e., moment of inertia of model/moment of inertia of electric motor) = 1), time t3
It responds well even when the set speed is changed.

しかし、第9図に示したように、慣性モーメントを変え
た場合には(モデルの慣性モーメント/電動機の慣性モ
ーメン)=0.13588 ) 、設定速度の変化に対
する応答性は極端に劣化している。これに対し、本実施
例では慣性モーメントを変化させてもモデルの慣性モー
メントが調整され(モデルの慣性モーメント/電動機の
慣性モーメント=0.971251)、第7図に示した
ように、時間t3における設定速度の変化に対して、第
8図と変わらない良好な速度応答特性が得られている。
However, as shown in Figure 9, when the moment of inertia is changed (moment of inertia of the model/moment of inertia of the electric motor) = 0.13588), the responsiveness to changes in the set speed is extremely degraded. . In contrast, in this embodiment, even if the moment of inertia is changed, the moment of inertia of the model is adjusted (moment of inertia of the model/moment of inertia of the electric motor = 0.971251), and as shown in FIG. Good speed response characteristics similar to those shown in FIG. 8 are obtained with respect to changes in the set speed.

次に負荷トルクを変化させた場合の速度変化に着目する
。第7図と第8図(または第9図)とを比較すると、従
来の制御系を示す第8図では時間t1において負荷トル
クが変化したとき、電動機の速度は大きく変化している
。しかし第7図ではこの変化は著しく小さくなっておシ
、応答性が非常に向上している。
Next, we will focus on the speed change when the load torque is changed. Comparing FIG. 7 and FIG. 8 (or FIG. 9), in FIG. 8 showing the conventional control system, when the load torque changes at time t1, the speed of the electric motor changes significantly. However, in FIG. 7, this change has become significantly smaller, and the responsiveness has been greatly improved.

なお、本実施例において補償器12は、その伝達関数が
第3図に示したような比例要素と積分要素とからなるも
のに限定されるものではなく、必要とする制御特性に応
じて、例えば微分要素を含むもの等とすることができる
In this embodiment, the compensator 12 is not limited to having a transfer function consisting of a proportional element and an integral element as shown in FIG. It may include a differential element, etc.

■0発明の詳細 な説明したように本発明の電動機の制御装置は、電動機
のモデルに対して速度制御を行い、さらに電動機の速度
がモデルの速度に等しくなるように補償している。従っ
て、電動機負荷の慣性モーメントが変化しても、設計通
シの優れた速度応答特性が得られる。
(2) Detailed Description of the Invention As described above, the electric motor control device of the present invention performs speed control on a model of the electric motor, and further compensates so that the speed of the electric motor becomes equal to the speed of the model. Therefore, even if the moment of inertia of the motor load changes, excellent speed response characteristics can be obtained throughout the design.

また、モデルの速度をフィートノくツクし、モデルに対
して速度制御を行っているので、モデルのパラメータが
実際の値と違っていたとしても、自動制御系は設計通シ
に動作する。そして、電動機をモデルに追従させるため
の補償器には積分要素が含まれているので電動機速度の
定常偏差は零となる。
Furthermore, since the speed of the model is checked and the speed of the model is controlled, even if the model parameters differ from the actual values, the automatic control system operates as designed. Since the compensator for making the motor follow the model includes an integral element, the steady-state deviation of the motor speed becomes zero.

さらに、モデルに対してフィードバック制御を行ってい
るので、実際の速度をフィードバックする場合にくらべ
制御系は安定である。
Furthermore, since feedback control is performed on the model, the control system is more stable than when the actual speed is fed back.

第1図に示した補償電流1xは負荷トルクを示すことに
表シ、トルク電流Itは加減速トルクを示すことになる
。従って、負荷トルク、加減速トルク、およびこれらの
和であるモータトルクの制限値を別々に設定することが
でき、設計が容易となる。
The compensation current 1x shown in FIG. 1 indicates the load torque, and the torque current It indicates the acceleration/deceleration torque. Therefore, the limit values of the load torque, acceleration/deceleration torque, and motor torque that is the sum of these can be set separately, which facilitates design.

また、モデルの慣性モーメン)Jおよびトルク定数Km
が少々くるっていても、設計値によシ近い応答を得るこ
とが可能である。
Also, the moment of inertia of the model) J and the torque constant Km
Even if the value is slightly distorted, it is possible to obtain a response close to the designed value.

さらに、電動機の慣性モーメントを推定する手段を付加
した制御装置では、電動機負荷の慣性モーメントが変化
してもそれを推定し、モデルおよび速度制御器のパラメ
ータを調整するので、電動機の慣性モーメントが大きく
変化しても優れた速度応答特性が得られる。しかも、シ
ミュレーションで示したように、負荷トルクが急激に変
化しても速度変動は非常に小さい。
Furthermore, in a control device that has a means for estimating the moment of inertia of the motor, even if the moment of inertia of the motor load changes, it is estimated and the parameters of the model and speed controller are adjusted, so the moment of inertia of the motor increases. Excellent speed response characteristics can be obtained even when the speed changes. Moreover, as shown in the simulation, even if the load torque suddenly changes, the speed fluctuation is very small.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は第1の発明の一実施例を示すブロック図、 第2図は第2の発明の一実施例を示すブロック図、 第3図は同実施例をさらに詳しく示すブロック図、 第4図、第5図は同実施例の一部を示すブロック図、 第6図は同実施例の理論的説明の理解を容易にするため
のブロック図、 第7図は同実施例のシミュレーション結果を示す波形図
、 第8図、第9図は従来の装置のシミュレーション結果を
示す波形図、 第10図は従来の装置を示すブロック図である。 1.100・・・制御装置 11、 111・・・速度制御器 12  ・・・・・・・・補償器 13、113・・・モデル 14  ・・・・・・・・減算器 15.18  ・e0加算器 16  ・・・Φ・・・・慣性モーメント推定器17 
 ・・・・・・・・ランダムノイズ発生器301 、3
02 、305 、307〜311・・拳伝達要素30
3  ・・・・・・減算要素 304.306・・加算要素
1 is a block diagram showing an embodiment of the first invention; FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the second invention; FIG. 3 is a block diagram showing the embodiment in more detail; Fig. 5 is a block diagram showing a part of the same embodiment, Fig. 6 is a block diagram to facilitate understanding of the theoretical explanation of the same embodiment, and Fig. 7 shows simulation results of the same embodiment. 8 and 9 are waveform diagrams showing simulation results of a conventional device. FIG. 10 is a block diagram showing a conventional device. 1.100...Control device 11, 111...Speed controller 12...Compensator 13, 113...Model 14...Subtractor 15.18 e0 adder 16 ... Φ ... moment of inertia estimator 17
......Random noise generator 301, 3
02, 305, 307-311...Fist transmission element 30
3...Subtraction element 304.306...Addition element

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電動機の速度を制御する装置において、電動機の
特性と等価な特性を持つ電動機模擬手段と、 この電動機模擬手段の速度をフィードバック信号として
受け、電動機模擬手段の速度を設定速度に等しくなるよ
うに電動機模擬手段に供給するトルク電流を調整し、同
時にこのトルク電流を電動機に供給する速度制御手段と
、 電動機と電動機模擬手段との速度差を求め、これを表す
速度差信号を出力する減算手段と、この減算手段からの
速度差信号をもとに、電動機に供給して電動機と電動機
模擬手段との速度差を零とするための補償電流を出力す
る補償手段と、前記トルク電流にこの補償電流を加え、
電動機に供給する加算手段とを有することを特徴とする
電動機の制御装置。
(1) In a device for controlling the speed of an electric motor, a motor simulating means having characteristics equivalent to the characteristics of the electric motor is provided, and the speed of the motor simulating means is received as a feedback signal, and the speed of the electric motor simulating means is made equal to the set speed. a speed control means for adjusting the torque current supplied to the electric motor simulating means and simultaneously supplying the torque current to the electric motor; and a subtracting means for determining a speed difference between the electric motor and the electric motor simulating means and outputting a speed difference signal representing the speed difference. and a compensation means for outputting a compensation current for supplying the motor to the motor based on the speed difference signal from the subtraction means to make the speed difference between the motor and the motor simulating means zero, Add current,
1. A control device for an electric motor, comprising: addition means for supplying a signal to the electric motor.
(2)前記補償手段の伝達関数は比例要素と積分要素と
を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
電動機の制御装置。
(2) The electric motor control device according to claim 1, wherein the transfer function of the compensation means has a proportional element and an integral element.
(3)前記補償手段の伝達関数の微分要素を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電動機の制御
装置。
(3) The electric motor control device according to claim 1, further comprising a differential element of the transfer function of the compensation means.
(4)電動機の速度を制御する装置において、電動機の
特性と等価な特性を持つ電動機模擬手段と、 この電動機模擬手段の速度をフィードバック信号として
受け、電動機模擬手段の速度を設定速度に等しくなるよ
うに電動機模擬手段に供給するトルク電流を調整し、同
時にこのトルク電流を電動機に供給する速度制御手段と
、 電動機と電動機模擬手段との速度差を求め、これを表す
速度差信号を出力する減算手段と、この減算手段からの
速度差信号をもとに、電動機に供給して電動機と電動機
模擬手段との速度差を零とするための補償電流を出力す
る補償手段と、前記トルク電流にこの補償電流を加え、
電動機に供給する加算手段と、 ランダムノイズ電流を発生するノイズ発生手段と、 このノイズ発生手段が発生するランダムノイズ電流を前
記トルク電流に加算するもう1つの加算手段と、 前記ランダムノイズ電流と前記速度差信号との積を計算
する乗算手段と、 この乗算手段における乗算結果を平均し、前記電動機模
擬手段の慣性モーメントと前記速度制御手段の制御定数
を調整する制御信号を出力する平均化手段とを有し、 前記電動機模擬手段は前記平均化手段が出力する制御信
号により、電動機模擬手段の慣性モーメントを調整する
手段を有し、 前記速度制御手段は前記平均化手段が出力する制御信号
により、速度制御手段の制御定数を調整する手段を有す
ることを特徴とする電動機の制御装置。
(4) In a device for controlling the speed of an electric motor, a motor simulating means having characteristics equivalent to the characteristics of the electric motor is provided, and the speed of the motor simulating means is received as a feedback signal, and the speed of the electric motor simulating means is made equal to the set speed. a speed control means for adjusting the torque current supplied to the electric motor simulating means and simultaneously supplying the torque current to the electric motor; and a subtracting means for determining a speed difference between the electric motor and the electric motor simulating means and outputting a speed difference signal representing the speed difference. and a compensation means for outputting a compensation current for supplying the motor to the motor based on the speed difference signal from the subtraction means to make the speed difference between the motor and the motor simulating means zero, Add current,
Adding means for supplying to the electric motor; Noise generating means for generating a random noise current; Another adding means for adding the random noise current generated by the noise generating means to the torque current; and the random noise current and the speed. a multiplication means for calculating a product with a difference signal; and an averaging means for averaging the multiplication results of the multiplication means and outputting a control signal for adjusting the moment of inertia of the motor simulating means and the control constant of the speed control means. The motor simulating means has means for adjusting the moment of inertia of the motor simulating means according to the control signal outputted by the averaging means, and the speed controlling means adjusts the moment of inertia of the electric motor simulating means according to the control signal outputted from the averaging means. A control device for an electric motor, comprising means for adjusting a control constant of a control means.
(5)前記補償手段の伝達関数は比例要素と積分要素と
を有することを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の
電動機の制御装置。
(5) The electric motor control device according to claim 4, wherein the transfer function of the compensation means has a proportional element and an integral element.
(6)前記補償手段の伝達関数は微分要素を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第4項記載の電動機の制御
装置。
(6) The electric motor control device according to claim 4, wherein the transfer function of the compensation means has a differential element.
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