JPS63209491A - Speed controller for motor - Google Patents

Speed controller for motor

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JPS63209491A
JPS63209491A JP62039144A JP3914487A JPS63209491A JP S63209491 A JPS63209491 A JP S63209491A JP 62039144 A JP62039144 A JP 62039144A JP 3914487 A JP3914487 A JP 3914487A JP S63209491 A JPS63209491 A JP S63209491A
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motor
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load
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Abstract

PURPOSE:To effect high-speed and stable speed control without being affected by the resonance frequency or the like of a mechanical system, by controlling an object based on a principle, considering the structure of the mechanical system. CONSTITUTION:A first speed control circuit 51 outputs a deviation TS' between a commanding speed omega and a load speed omegae. A torque control circuit 52 obtains another deviation omegam' between the deviation TS' and a transmitting torque TS from a motor to a load. A second speed control circuit 53 obtains the other deviation Tm between the deviation omegam' and a motor speed omegam while the deviation Tm is given to a power converter 6 as the torque command of the motor 1. The feedback control loop of a load speed omegal is provided in such a manner and the feedback control loop of the transmitting torque TS is provided as the minor loop of said feedback control loop of the load speed omegal while the feedback control loop of the motor speed omegam is provided as the minor loop of the feedback control loop of the transmitting torque TS.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は電動機の回転速度をフィードバック制御する速
度制御装置、特に電動機と負荷とを結ぶ軸系に伝達遅れ
、いわゆる軸共振が存在する場合の電動機の速度制御装
置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention is a speed control device that performs feedback control of the rotational speed of an electric motor, and in particular, a transmission delay in a shaft system connecting the electric motor and a load, so-called shaft resonance. The present invention relates to a speed control device for an electric motor when a motor exists.

(従来の技術) 第7図に電動機速度をフィードバックする一般的な速度
制御装置の概略構成を示す、第7図において、1は電動
機、2は電動機1で駆動される負荷装置、3は電動機1
から負荷装置2に動力伝達するための軸系、4は電動機
1の回転速度を検出するための速度検出器、5は速度検
出g(4で検出された速度ω、がその指令値ω^に追従
するように偏・差増幅する速度制御回路、6は速度制御
回路5の出力に比例した電動機トルクを得るように電動
機1の供給電流を制御する電力変換装置である。
(Prior Art) FIG. 7 shows a schematic configuration of a general speed control device that feeds back motor speed. In FIG. 7, 1 is a motor, 2 is a load device driven by the motor 1, and 3 is a motor 1.
4 is a speed detector for detecting the rotational speed of the electric motor 1, and 5 is a speed detector g (the speed ω detected in 4 is the command value ω^). A speed control circuit 6 which amplifies the deviation so as to follow the speed control circuit 5 is a power conversion device which controls the supply current of the motor 1 so as to obtain a motor torque proportional to the output of the speed control circuit 5.

第8図は第7図の速度制御系をブロック図で表わしたも
のであり、Sはラプラス演算子である。
FIG. 8 is a block diagram showing the speed control system of FIG. 7, and S is a Laplace operator.

この図において、 7は減算要素、8は速度制御回路5の偏差増幅伝達関数
Gs、9は電力変換装置の伝達関数Ge、IOは減算要
素、11は電動機1のトルク対速度の伝達関数、12は
減算要素、13は電動Ia1と負荷装置2の速度差(ω
、−ωJ)によって軸3に生じるトルクの伝達関数、1
4は軸系の機械的減衰要素を表わす伝達関数、15は加
算要素、16は軸トルクTgから負荷装置2の速度ω□
までの伝達関数である。
In this figure, 7 is a subtraction element, 8 is a deviation amplification transfer function Gs of the speed control circuit 5, 9 is a transfer function Ge of the power converter, IO is a subtraction element, 11 is a torque vs. speed transfer function of the electric motor 1, and 12 is a subtraction element, 13 is the speed difference (ω
, -ωJ), the transfer function of the torque generated on the shaft 3 is 1
4 is a transfer function representing the mechanical damping element of the shaft system, 15 is an addition element, and 16 is the speed ω□ of the load device 2 from the shaft torque Tg.
is the transfer function up to .

7〜9が速度制御装置の構成要素であり、10〜16は
電動機1.軸系3および負荷装置2で構成される機械系
の伝達特性を表わす構成要素である。
7 to 9 are the components of the speed control device, and 10 to 16 are the electric motors 1. This is a component representing the transmission characteristics of the mechanical system composed of the shaft system 3 and the load device 2.

ブロック8の伝達関数Gsは通常、比例+積分要素で構
成され、このゲインをrs4!sすることによって速度
制御装置としての速度応答が決められる。
The transfer function Gs of block 8 is usually composed of proportional + integral elements, and this gain is rs4! The speed response of the speed control device is determined by s.

ブロック9の伝達関数Gcは電力変換装置6の電流制御
能力で一般に定まり1通常1次あるいは2次遅れ要素で
近似することができる。
The transfer function Gc of the block 9 is generally determined by the current control ability of the power converter 6 and can be approximated by a first-order or second-order lag element.

実際の動力伝達系はカップリング装置やギア等を含み、
複雑になる場合が多いが、殆んどの場合はtti動機1
の慣性モーメントJ、と負荷装置2の慣性モーメントJ
1をバネ定数Kgの軸で結合した、し1わゆる2質点系
で近似することができ、第8図の10〜16のブロック
図はこの2質点系の伝達特性を表わすものである。
The actual power transmission system includes coupling devices, gears, etc.
Although it is often complicated, in most cases tti motive 1
moment of inertia J, and moment of inertia J of load device 2
1 can be approximated by a so-called two-mass system, which is connected by an axis with a spring constant Kg, and the block diagram 10 to 16 in FIG. 8 represents the transfer characteristics of this two-mass system.

このブロック図から、速度指令ω共に対する電動機速度
ω、の開ループ−巡伝達関数60を算出すると次式にな
る。
From this block diagram, the open loop-circular transfer function 60 of the motor speed ω with respect to the speed command ω is calculated as follows.

第9図はG8およびG、をそれぞれ■および0式の伝達
関数としたときの0)式の伝達関数60のゲイン線図で
ある。
FIG. 9 is a gain diagram of the transfer function 60 of equation 0) when G8 and G are the transfer functions of equation 2 and equation 0, respectively.

Gs’=Kp (1+と)   ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・■1      ・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・■Gc=
 1 十丁。・ S 第9図においてGoのO(d[l)線との交差角周波数
ω。が、閉ループ時の速度制御の応答速度を決め、ω。
Gs'=Kp (with 1+) ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・■1 ・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・■Gc=
1 ten guns. - S In Fig. 9, the intersection angular frequency ω of Go with the O(d[l) line. determines the response speed of speed control in closed loop, and ω.

が大きくなるほど応答は速くなる。ただし、閉ループ時
の安定性(位相余裕)を確保するために、C近傍の60
の傾きは20(dB/Dec)以下に選ぶ必要がある。
The larger the value, the faster the response. However, in order to ensure stability (phase margin) during closed loop,
It is necessary to select a slope of 20 (dB/Dec) or less.

そのために速度制御回路5の伝達特性を表わす0式にお
ける積分定数KxはωGの数分の1以下に選ばれ、0式
のGaのフィルタ時定数rc&gよる折点等はω。の数
倍以上に選ばれる。このことは軸系に伝達遅れがない場
合も同様である。
For this reason, the integral constant Kx in the equation 0 representing the transfer characteristic of the speed control circuit 5 is selected to be less than a fraction of ωG, and the corner point etc. due to the filter time constant rc&g of Ga in the equation 0 is ω. selected more than several times. This also applies when there is no transmission delay in the shaft system.

軸系に伝達遅れが存在する場合は更にωCの選定に制約
が生じ、負荷装W12の速度ω□を安定に制御するため
にはω。を負荷側個有角周波数JKs/J*以下にしな
ければならない、なぜなら、ω。を大きくすると電動機
1の速度変化が高速になり、負荷装r!12と軸系3と
で構成される負荷側共振系に対する加振源となり、負荷
装[2の速度ω□は個有角周波数1にg/JJで振動し
、その振動は機械系の減衰要素りによってしか減衰しな
いので整定時間が長くなり、結果的に制御目的である負
荷装置2の速度応答は低下する。このためにω。
If there is a transmission delay in the shaft system, there will be further restrictions on the selection of ωC, and in order to stably control the speed ω□ of the load device W12, ω is required. must be less than or equal to the individual angular frequency JKs/J* on the load side, because ω. When R! is increased, the speed change of the motor 1 becomes faster, and the load equipment r! 12 and the shaft system 3, the speed ω□ of the load device [2 vibrates at g/JJ with an individual angular frequency of 1, and the vibration is caused by the damping element of the mechanical system. Since it is attenuated only by the change in force, the settling time becomes longer, and as a result, the speed response of the load device 2, which is the object of control, is reduced. For this reason.

を負荷側個有角周波数4/Kg/JJよりも小さく選び
、加振力とならないようにするのが一般的である。
It is common to select a value smaller than the load-side individual angular frequency 4/Kg/JJ so as not to cause an excitation force.

このことから高速応答の速度制御が要求される用途では
軸の剛性(バネ定数にm)を大きくシ1個有角周波数4
Km/Jtを大きくする対策がとられている。
Therefore, in applications where high-speed response speed control is required, the stiffness of the shaft (spring constant m) can be increased by increasing the angular frequency 4.
Measures are being taken to increase Km/Jt.

(R明が解決しようとする問題点) しかしながら、近年のロボットを中心とした複雑な構造
の機械装置では設置面精等の制約から固有角周波数を高
くすることが困難であるものが多くなっており1個有周
波数が数Hzのものもある。
(Problem that R-mei is trying to solve) However, in recent years, it has become difficult to increase the natural angular frequency of many mechanical devices with complex structures, mainly robots, due to constraints such as installation surface precision. Some have a single cage frequency of several Hz.

このような場合には前述のように速度制御系の応答速度
を高くすることが不可能であり、追従性を良くして加工
精度を高くするためには速度を急変させないように運転
しなければならない、そのために加工時間が長くなると
いう問題を生じる。
In such cases, it is impossible to increase the response speed of the speed control system as described above, and in order to improve followability and machining accuracy, the speed must be operated without sudden changes. Therefore, the problem arises that the processing time becomes longer.

他方、高速応答が要求されない用途においても上述とは
異なる問題を生じている0例えばエレベータ等では乗り
心地を良くするために、巻上げ電動機の速度制御系の応
答速度を低くして急峻な速度変動を生じないようにして
いる。エレベータではカゴ室を吊るローブの伸縮によっ
て巻上げ電動機軸とカゴ室の間で共振系が構成されるカ
ー、速度制御系の応答速度が低く設定されるために電動
機が加振源となってカゴ室が振動することは通常起こら
ない、しかし、何らかの外乱によって一担共振振動が発
生した場合には、速度制御系の応答が遅いために振動の
抑制力がなく、減衰するのに時間を要して来り心地を悪
化させる。このように、高速応答が要求されない用途で
は外乱によって生じた負荷側の共振振動が抑制する力が
殆んどないことが問題となっている。
On the other hand, even in applications where high-speed response is not required, problems different from those described above occur.For example, in elevators, etc., in order to improve ride comfort, the response speed of the speed control system of the hoisting motor is lowered to prevent steep speed fluctuations. I'm trying to prevent it from happening. In an elevator, a resonant system is created between the hoisting motor shaft and the car chamber by the expansion and contraction of the lobe that suspends the car.Since the response speed of the speed control system is set low, the electric motor becomes an excitation source and the car is damaged. Normally, vibrations do not occur, but if a single resonance vibration occurs due to some disturbance, there is no vibration suppression force due to the slow response of the speed control system, and it takes time for the vibration to decay. Makes the coming experience worse. As described above, in applications where high-speed response is not required, there is a problem in that there is almost no force to suppress resonance vibrations on the load side caused by disturbances.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、電動機
と負荷の間に軸共振が存在する場合であっても、負荷側
個有角周波数に制約されることなく高速応答を実現する
ことができ、しかも応答を遅く設定したときでも外乱に
よる負荷側振動を抑制することのできる電動機の速度制
御装置を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above problem, and even when shaft resonance exists between the motor and the load, it is possible to realize a high-speed response without being restricted by the unique angular frequency of the load side. It is an object of the present invention to provide a speed control device for an electric motor that can suppress vibrations on the load side due to external disturbances even when the response is set to be slow.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) 上記発明の目的を達成するために本発明では、第1図の
如く第1の速度制御回路51では指令速度ω兼と負荷速
度ω□との偏差を増幅し、 その出力TsI′Iと電動
機−負荷間の伝達トルクT8との偏差をトルク制御回路
52で増幅し、更にその出力ω−と電動機速度ω、との
偏差を第2の速度制御回路53で増幅した信号T−を電
動機1のトルク指令として電力変換装置6に与えるもの
である。すなわち本発明は負荷速度ω1のフィードバッ
ク制御ループ。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object of the invention, in the present invention, as shown in FIG. 1, the first speed control circuit 51 amplifies the deviation between the command speed ω and the load speed ω□. Then, the deviation between the output TsI'I and the transmission torque T8 between the motor and the load is amplified by the torque control circuit 52, and the deviation between the output ω- and the motor speed ω is amplified by the second speed control circuit 53. The amplified signal T- is given to the power conversion device 6 as a torque command for the electric motor 1. That is, the present invention is a feedback control loop of load speed ω1.

そのマイナループとして伝達トルクT8のフィードバッ
ク制御ループ、更にそのマイナループとして電動機速度
ω、のフィードバック制御ループを有するものである。
It has a feedback control loop for the transmission torque T8 as its minor loop, and a feedback control loop for the motor speed ω as its minor loop.

ただし、1番外側の制御ループでフィードバック信号と
して負荷速度ω、の代わりに電動機速度ω、を用いた場
合でも、後述するように本発明の目的は達せられる。
However, even when the motor speed ω is used as a feedback signal in the outermost control loop instead of the load speed ω, the object of the present invention can be achieved as described later.

(作  用) 負荷2の速度ω□は軸3のトルクTsによって定、まる
、従って、負荷速度ω、゛をフィードバック制御する第
1の速度制御回路51の出力Tsxに追従して軸トルク
T、が変化すれば負荷速度ω、は指令速度ωにに追従制
御される。第1の速度制御回路51の出力である軸トル
ク指令T−に軸トルクT8が追従するように、トルク制
御回路52によって軸トルクT8がフィードバック制御
される。軸トルクτ8は電動機速度ω、と負荷速度ωオ
との速度差によって生じるので、軸トルクT11が高速
かつ安定に制御されるためにはトルク制御回路52の出
力ω−に追従して電動機速度ω、が変化する必要がある
。第2の速度制御回路53はトルク制御回路52の出力
である電動機速度指令ω−に電動機速度ω、が追従する
ように作用する。
(Function) The speed ω□ of the load 2 is determined by the torque Ts of the shaft 3. Therefore, the shaft torque T, When ω changes, the load speed ω is controlled to follow the command speed ω. The shaft torque T8 is feedback-controlled by the torque control circuit 52 so that the shaft torque T8 follows the shaft torque command T-, which is the output of the first speed control circuit 51. Since the shaft torque τ8 is generated by the speed difference between the motor speed ω and the load speed ω, in order for the shaft torque T11 to be controlled quickly and stably, the motor speed ω must be adjusted to follow the output ω- of the torque control circuit 52. , needs to change. The second speed control circuit 53 acts so that the motor speed ω follows the motor speed command ω-, which is the output of the torque control circuit 52.

このように本発明では機械系の構造を考慮した原理に基
づいて対象の度数が制御されるので、機械系の共振周波
数等に影響されずに高速かつ安定な速度制御を実現する
ことができる。
In this way, in the present invention, the frequency of the object is controlled based on a principle that takes into account the structure of the mechanical system, so high-speed and stable speed control can be achieved without being affected by the resonance frequency of the mechanical system.

(実施例) (実施例の構成) 第1図は本発明の一実施例を示す構成図であり、1は電
動機、2は電動機1によって駆動される負荷装置、3は
電動4a1から負荷装置2!2に動力伝達するための軸
系、41は電動機1の回転速度ω1を検出するための速
度検出器、42は負荷装置2あ速度ω□を検出するため
の速度検出器、43は軸系3の軸トルクTliを検出す
るためのトルク検出器、51は速度検出器43で検出さ
れた負荷装置2の速度ω1とその指令値ω篇との偏差を
増幅する第1の速度制御回路、52はトルク検出器43
で検出された軸トルクT、と第1の速度制御回路51の
出力との偏差を増幅するトルク制御回路、53は速度検
出器41で検出された電動機速度ω1とトルク制御回路
52の出力ωlII+′Iとの偏差を増幅する第2の速
度制御回路、6は第2の速度制御回路53の出力T−に
比例した電動機トルクT1を得るように電動機1への供
給電流を制御する電力変換装置である。
(Example) (Configuration of Example) FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the present invention, in which 1 is an electric motor, 2 is a load device driven by the electric motor 1, and 3 is a load device 2 from the electric motor 4a1. !2, 41 is a speed detector for detecting the rotational speed ω1 of the electric motor 1, 42 is a speed detector for detecting the speed ω□ of the load device 2, 43 is a shaft system 51 is a first speed control circuit that amplifies the deviation between the speed ω1 of the load device 2 detected by the speed detector 43 and its command value ω, 52; is the torque detector 43
A torque control circuit 53 amplifies the deviation between the shaft torque T detected by the speed detector 41 and the output of the first speed control circuit 51; 6 is a power conversion device that controls the current supplied to the motor 1 so as to obtain a motor torque T1 proportional to the output T- of the second speed control circuit 53; be.

(実施例の作用) 第1の速度制御回路51は速度の指令ω篇に対する負荷
速度ω1の偏差を増幅した信号として軸トルク指令T?
を出力する。軸トルクTsは負荷装置2の駆動力である
から、軸トルクTIlが指令7s%に追従して変化すれ
ば第1の速度制御回路51の作用によって負荷速度ω□
が指令速度ω減に追従するように制御される。
(Operation of the embodiment) The first speed control circuit 51 outputs a shaft torque command T? as a signal obtained by amplifying the deviation of the load speed ω1 from the speed command ω.
Output. Since the shaft torque Ts is the driving force of the load device 2, if the shaft torque TIl changes following the command 7s%, the load speed ω□ will be increased by the action of the first speed control circuit 51.
is controlled to follow the command speed ω decrease.

トルク制御回路52は軸トルク丁、がその指令値T?に
追従するように制御するためのものであり。
The torque control circuit 52 determines whether the shaft torque is the command value T? The purpose is to control it so that it follows.

指令子−を検出値T8との偏差を増幅して、電動機1の
速度指令ω−として出力する。すなわち、軸トルクT8
は電動機1と負荷装置2の回転角度差に比例するので、
軸トルクT8が指令TsMに追従するためにはトルク偏
差丁8に−T8に応じて電動機速度ω、が変化する必要
がある。
The deviation between the command element - and the detected value T8 is amplified and outputted as a speed command ω- for the electric motor 1. That is, the shaft torque T8
is proportional to the rotation angle difference between the motor 1 and the load device 2, so
In order for the shaft torque T8 to follow the command TsM, the motor speed ω needs to change according to the torque deviation 8-T8.

第2の速度制御回路53はトルク偏差に応じて電動機速
度ω1を変化させるための回路であ°す、トルク制御回
路52から出力された速度指令ω−と検出された電動機
速度ω、どの偏差を増幅して、電1F11機1の発生ト
ルク指令τ−として電力変換装置6に出力する。
The second speed control circuit 53 is a circuit for changing the motor speed ω1 according to the torque deviation. It is amplified and output to the power conversion device 6 as the generated torque command τ- of the electric 1F11 machine 1.

電力変換装置6はトルク指令T−に応じて電動機1への
供給電流を制御し、電動機1はほぼトルク指令T−に比
例したトルクT、を発生する。
The power conversion device 6 controls the current supplied to the electric motor 1 according to the torque command T-, and the electric motor 1 generates a torque T that is approximately proportional to the torque command T-.

従って、電動機トルクT、は第2の速度制御回路53の
出力T−にほぼ比例し、電動機速度ω1はトルク制御回
路52の出力ω♂に追従するように制御される。そして
、トルク制御回路52の作用により軸トルクT8は第1
の速度制御回路51の出力T1114に追従するように
制御される。その結果、第1の速度制御回路51の作用
によって負荷速度ω□が指令速度ωにに追従するように
制御されるものである。
Therefore, the motor torque T, is approximately proportional to the output T- of the second speed control circuit 53, and the motor speed ω1 is controlled to follow the output ω♂ of the torque control circuit 52. Then, due to the action of the torque control circuit 52, the shaft torque T8 becomes the first
The speed control circuit 51 is controlled to follow the output T1114 of the speed control circuit 51. As a result, the load speed ω□ is controlled to follow the command speed ω by the action of the first speed control circuit 51.

第2図に第1図で示した構成の実施例の伝達関数ブロッ
ク図を示す、電力変換袋PL6の伝達関数9および、機
械系の伝達特性を表わす構成要素10〜16は第6で同
一番号を付したブロックと同一要素であるから説明を省
略する。 71.72.73は減算要素、81.82.
83はそれぞれ第1の速度制御回路51、トルク制御回
路52および第2の速度制御回路53の偏差増幅伝達関
数を表わすブロックである。
FIG. 2 shows a transfer function block diagram of the embodiment having the configuration shown in FIG. Since this element is the same as the block with , the explanation will be omitted. 71.72.73 is a subtraction element, 81.82.
83 are blocks representing the deviation amplification transfer functions of the first speed control circuit 51, the torque control circuit 52, and the second speed control circuit 53, respectively.

各偏差増幅伝達関数をそれぞれGtt1+ GTI G
szとする。
Each deviation amplification transfer function is Gtt1+ GTI G
Let it be sz.

第2図から明らかであるように、第1図の実施例は機械
系に含まれる3つの積分要素11.13.16の出力を
それぞれフィードバック制御するものである。
As is clear from FIG. 2, the embodiment shown in FIG. 1 provides feedback control of the outputs of three integral elements 11, 13, and 16 included in the mechanical system.

電動機速度ω、をフィードバックすることによって、ト
ルク制御回路52の出力であるf′I!動機速度指令ω
、兼から電動機速度ω1までの伝達関数は1次遅れで近
似することができる。この1次遅゛れの時定数の逆数と
して表わされるループの応答角周波数ωc2は第2の速
度制御回路53のゲインIGa*Iによって定めること
ができ、電力変換装置6の制御遅れを無視すればωet
を任意に選ぶことができる。ただし実際は電力変換袋v
:16の制御遅れに加えて、第2図では省略しているが
速度検出器41の検出遅れ等が存在するので、余り応答
角周波数ωc2を高く選ぶこと1次遅れで近似すること
が不可能になり、不安定な系となる。このようにωe2
には上限が存在するが、負荷2を切離した電動機単体時
の速度制御系として得られる応答角周波数以下であれば
任意に選ぶことが可能である。
By feeding back the motor speed ω, the output of the torque control circuit 52, f′I! Motivation speed command ω
, and the motor speed ω1 can be approximated by a first-order lag. The response angular frequency ωc2 of the loop expressed as the reciprocal of the time constant of this first-order delay can be determined by the gain IGa*I of the second speed control circuit 53, and if the control delay of the power conversion device 6 is ignored, ωet
can be selected arbitrarily. However, in reality, the power conversion bag v
In addition to the control delay of 16, there is a detection delay of the speed detector 41, which is omitted in Fig. 2, so if the response angular frequency ωc2 is chosen too high, it is impossible to approximate it with a first-order delay. This results in an unstable system. In this way ωe2
Although there is an upper limit, it can be arbitrarily selected as long as it is below the response angular frequency obtained as a speed control system when the motor is alone with the load 2 disconnected.

同様にして軸トルクのフィードバックループも1次遅れ
で近似することができ、ループの応答角周波数ωeTは
トルク制御回路52の制御ゲインIGTIによって選ぶ
ことができる。ただし、1次遅れに近似できるのは電動
機速度ω、の制御ループの遅れを無視できる領域である
から、安定性を確保するためには00丁をωc2以下に
選ぶ必要がある。
Similarly, the shaft torque feedback loop can be approximated by a first-order lag, and the response angular frequency ωeT of the loop can be selected by the control gain IGTI of the torque control circuit 52. However, since the first-order delay can be approximated in a region where the delay of the control loop of the motor speed ω can be ignored, it is necessary to select 00 to be less than ωc2 in order to ensure stability.

更に負荷速度ω□のフィードバックループについても同
様に、第1の速度制御回路51のゲインによって、ωC
T以下の範囲でループ応答角周波数ωCを選定すること
ができる。
Furthermore, regarding the feedback loop of the load speed ω□, ωC is similarly controlled by the gain of the first speed control circuit 51.
The loop response angular frequency ωC can be selected within a range of T or less.

(実施例の効果) 第3図に第1の速度制御回路51の偏差増幅伝達関数G
g□を0式で比例・積分制御としたときの、速度指令ω
0に対する負荷速度ω、の開ループ−巡伝達関数60の
ゲイン線図を示す、この図にはマイナループである軸ト
ルク制御ループの伝達関数Gア。、電動機速度制御ルー
プの伝達関数G、。のゲイン線図も示している。
(Effects of Example) FIG. 3 shows the deviation amplification transfer function G of the first speed control circuit 51.
Speed command ω when g□ is proportional/integral controlled using formula 0
This figure shows a gain diagram of the open-loop-circular transfer function 60 of the load speed ω with respect to 0. In this figure, the transfer function G of the shaft torque control loop, which is a minor loop, is shown. , transfer function G of the motor speed control loop. Also shown is the gain diagram.

第3図は第9図と比較して明らかであるように。As is clear from the comparison of FIG. 3 with FIG.

本発明の速度制御系のゲイン線図は角周波数ωが高くな
るほど単調に減少する曲線となり、機械定数の影響を受
ける点は存在しない、すなわち、本発明によれば機械系
の共振周波数に関係なく・速度制御系としての応答角周
波数ω。を選定することが可能であり、装置に要求され
る制御応答を実現することができる。
The gain diagram of the speed control system of the present invention is a curve that monotonically decreases as the angular frequency ω increases, and there is no point affected by mechanical constants.In other words, according to the present invention, regardless of the resonance frequency of the mechanical system, there is no point affected by the mechanical constant.・Response angular frequency ω as a speed control system. can be selected, and the control response required of the device can be realized.

また制御応答を低く設定した場合であっても、マイナの
ft1動機速度制御ループおよび軸トルク制御ループの
動作によって、外乱等による振動を生じることもない、
なぜならば、外乱等によって負荷速度ω、が変化すると
軸トルクT8および電動機速度ω1も変化する。制御応
答が低いことによって負荷速度ω□の変化は第1の速度
制御回路51の出力に余り反映されないが、軸トルクT
sおよび電動機速度ω、の変化がマイナループの制御出
力に反映するので機械系が振εノするようなことは起こ
らない。
In addition, even if the control response is set low, the operation of the minor ft1 motor speed control loop and shaft torque control loop will not cause vibrations due to external disturbances.
This is because when the load speed ω changes due to disturbance or the like, the shaft torque T8 and the motor speed ω1 also change. Due to the low control response, changes in the load speed ω□ are not reflected much in the output of the first speed control circuit 51, but the shaft torque T
Since changes in s and motor speed ω are reflected in the control output of the minor loop, the mechanical system does not vibrate by ε.

(他の実施例) 第2図のブロック図において、2つの減算要素10およ
び12を介して減算される軸トルクTliおよび負荷速
度ω1はループ内の外乱要素として扱うことができる。
(Other Embodiments) In the block diagram of FIG. 2, the shaft torque Tli and the load speed ω1 subtracted through the two subtraction elements 10 and 12 can be treated as disturbance elements within the loop.

従来の速度制御系と同様に、外乱によって系が不安定に
なることはなく、余り問題にはならないが1本発明では
必要に応じて外乱による影響をlF!減した構成も可能
である。
As with conventional speed control systems, disturbances do not cause the system to become unstable and are not much of a problem; however, in the present invention, the influence of disturbances can be reduced by 1F! if necessary. Reduced configurations are also possible.

第4図に外乱による影響を軽減するように構成された本
発明の他の一実施例を示す、第4図の実施例は第1図の
実施例の構成に2つの加算回路54および55は追加し
たものである。加算回路54はトルク制御口N52の出
力に負荷速度ω、を加算した信号を電動機速度指令ω−
として第2の速度制御回路53に与える。加算回路55
は第2の速度制御回路53の出力に軸トルクT、を加算
した信号を電動機トルク指令T−として電力変換装置6
に与える。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention configured to reduce the influence of disturbances. The embodiment of FIG. 4 has the configuration of the embodiment of FIG. It was added. The adder circuit 54 outputs a signal obtained by adding the load speed ω to the output of the torque control port N52 as a motor speed command ω−.
It is given to the second speed control circuit 53 as a signal. Addition circuit 55
is a signal obtained by adding the shaft torque T to the output of the second speed control circuit 53 and outputs the signal to the power converter 6 as a motor torque command T-.
give to

第5図は第4図の実施例の伝達関数ブロック図で−あり
、両扉算回路54および55は同一番号を付した加算要
素で表わしている。
FIG. 5 is a transfer function block diagram of the embodiment shown in FIG. 4, and the double-door arithmetic circuits 54 and 55 are represented by addition elements having the same number.

加算要素55で電動機トルク指令T−に軸トルクTgを
重畳することによって、1!tカ変換装置6の伝達関数
60による差異はあるが、Goの遅れは少ないので減算
要素10を介して印加される軸トルク分を打消すること
ができる。その結果、電動機速度制御ループにおけるω
−に対する電動機速度ω、の追従性は軸トルクT8が変
動している場合でも確保される。
By superimposing the shaft torque Tg on the electric motor torque command T- in the addition element 55, 1! Although there is a difference due to the transfer function 60 of the t-power conversion device 6, the delay in Go is small, so that the shaft torque applied via the subtraction element 10 can be canceled. As a result, ω in the motor speed control loop
The followability of the motor speed ω relative to - is ensured even when the shaft torque T8 fluctuates.

同様に加算要素54で負荷速度ωJを重畳した信号を電
動機速度指令ω−として用いることにより、減算要素1
2を介して印加される負荷速度ω。
Similarly, by using the signal on which the load speed ωJ is superimposed in the addition element 54 as the motor speed command ω-, the subtraction element 1
The load speed ω applied through 2.

の影響を、トルク制御ループから除去することができる
can be removed from the torque control loop.

以上のように第4図の実施例の構成によれば外乱要因を
除去した速度制御系を実現することができる。第4図の
実施例では軸トルクTgおよび負荷速度ω□の雨検出信
号を用いて外乱補正をしているが、いずれか一方の外乱
補正だけでも効果があることは明らかである。
As described above, according to the configuration of the embodiment shown in FIG. 4, it is possible to realize a speed control system in which disturbance factors are eliminated. In the embodiment shown in FIG. 4, the rain detection signal of shaft torque Tg and load speed ω□ is used to perform disturbance correction, but it is clear that disturbance correction for either one alone is effective.

第1図および第4図の実施例では第1の速度制御回路5
1に対するフィードバック速度として負荷速度ω□を用
いているが、第6図に示す本発明の他の実施例のように
負荷速度ω1の代わりにπを動機速度ωヨを用いること
もできる。マイナの電動機速度制御ループおよび軸トル
ク制御ループの動作によって、軸トルクT8はその指令
7314に安定に追従するように制御される。安定性が
確保されていれば電動機速度ω、と負荷速度ω□の間に
は殆んど差がないので、第6図の実施例によっても安定
かつ高速応答の速度制御装置を実現できることは明らか
である。
In the embodiments of FIGS. 1 and 4, the first speed control circuit 5
Although the load speed ω□ is used as the feedback speed for 1, it is also possible to use π and the motive speed ωyo instead of the load speed ω1 as in another embodiment of the present invention shown in FIG. Through the operation of the minor motor speed control loop and shaft torque control loop, the shaft torque T8 is controlled to stably follow the command 7314. If stability is ensured, there will be almost no difference between the motor speed ω and the load speed ω□, so it is clear that a stable and fast-responsive speed control device can also be realized by the embodiment shown in Fig. 6. It is.

また、第4図の実施例と同様に第6図の実施例において
も軸トルクT、の検出値を電動機トルク指・令T−に重
畳することによって、マイナの電!!l14il速度制
御ループに対する外乱補正を行なうこともできる。
Also, in the embodiment shown in FIG. 6, as in the embodiment shown in FIG. ! Disturbance correction for the l14il speed control loop can also be performed.

以上に示した本発明の実施例において、トルク制御回路
52にフィードバックするための軸トルクTllは軸系
3に取付けられたトルク検出器43によって検出してい
る。このトルク検出器43を取付ける手段の他にも、ト
ルクフィードバック信号を得る多くの方法がある。
In the embodiment of the present invention described above, the shaft torque Tll to be fed back to the torque control circuit 52 is detected by the torque detector 43 attached to the shaft system 3. In addition to this means of mounting torque detector 43, there are many other ways to obtain a torque feedback signal.

第2図、第4図および第8図に示したブロック図から、
軸トルクT、lを算出するための次のような式が得られ
る。ただし、以下の式は減衰要素りを無視している。軸
トルクの制御ループは系を安定させる目的のものである
から、フィードバックトルク信号として正確である必要
はなく、軸トルクT8と同様の変化をする信号であれば
目的は達せられる。従って、減衰要素りを無視しても問
題はなu%。
From the block diagrams shown in FIGS. 2, 4, and 8,
The following equations for calculating the shaft torques T and l are obtained. However, the following formula ignores the attenuation factor. Since the shaft torque control loop is for the purpose of stabilizing the system, the feedback torque signal does not need to be accurate, and the purpose can be achieved as long as it is a signal that changes in the same way as the shaft torque T8. Therefore, there is no problem even if the attenuation factor is ignored.

rs= Tl1−Jli・幻恒 ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・ 0t 負荷速度ω1を検出することができればに)式を演算す
る回路で軸トルクT、を得ろことができる。
rs= Tl1-Jli・Genko ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・ 0t If the load speed ω1 can be detected, the shaft torque T can be obtained using a circuit that calculates the formula.

またエレベータのカゴ内のように加速度計を設置するこ
とが容易なものでは、検出した加速度に係数を掛けて求
めることもできる。
Furthermore, in places where it is easy to install an accelerometer, such as inside an elevator car, the detected acceleration can be multiplied by a coefficient to obtain the acceleration.

電動機速度ω、と負荷速度ω□とを検出することができ
る場合は、(ハ)式によっても軸トルクTsを演算する
ことができる。
If the motor speed ω and the load speed ω□ can be detected, the shaft torque Ts can also be calculated using equation (c).

■式を演算するためには電動機トルクT、を必要どする
が、電動機トルクT、とその指令T−とは殆んど等しい
ので、■式の11の代わりに指令トルクT−を用いて演
算したトルクをフィードバックしても本発明の目的は充
分に達せられる。トルク指令T−を用いることにより、
(60式の演算をするために必要な検出信号は電動機速
度ω、だけになり。
■To calculate the equation, we need the motor torque T, but since the motor torque T and its command T- are almost equal, we use the command torque T- in place of equation 11 in the calculation. Even if the torque is fed back, the object of the present invention can be sufficiently achieved. By using the torque command T-,
(The only detection signal required to calculate Equation 60 is the motor speed ω.

簡単な構成の速度制御装置を実現することが可能となる
It becomes possible to realize a speed control device with a simple configuration.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば電動機と負荷との間
に軸共振が存在する場合であっても2機械共振系の影響
を受けることなく、高速応答の速度制御装置を実現する
ことが可能となる。また速度flil+御応答が遅い用
途のものであっても、外乱等による負荷側振動を生じる
ことなく、負荷側速度も安定に制御可能となる。
As explained above, according to the present invention, even when shaft resonance exists between the motor and the load, it is possible to realize a speed control device with high-speed response without being affected by the two-machine resonance system. becomes. Furthermore, even in applications where the speed flil+control response is slow, the speed on the load side can be stably controlled without causing load side vibration due to external disturbances or the like.

説明の都合上、電動機から負荷装置への動力伝達系を軸
として扱ったが、エレベータの吊りローブ等のように動
力伝達系にバネ要素が含まれる構成の全ての機械系に本
発明は適用できるものであり、多くの分野に本発明の速
度制御装置の適用可能である。
For convenience of explanation, the power transmission system from the electric motor to the load device is treated as the axis, but the present invention is applicable to all mechanical systems in which the power transmission system includes a spring element, such as the hanging lobe of an elevator. Therefore, the speed control device of the present invention can be applied to many fields.

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

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は第1
図の速度制御系の伝達関数ブロック図、第3図は第1図
の実施例の速度制御系の間ルーブー巡伝達関数のゲイン
線図、第4図は本発明の他の実施例を示す構成図、第5
図は第4図の速度制御系の伝達関数ブロック図、第6図
は本発明の更に他の実施例を示す構成図、第7図は従来
の一般的な速度制御装置の構成図、第8図は第7図の速
度制御系の伝達関数ブロック図、第9図は第7図の速度
制御系の間ループ−巡伝達関数のゲイン線図である。 1・・・電動機、     2・・・負荷装置。 3・・・軸系、     4 、41.42・・・速度
検出器。 51、53・・・速度制御回路、 52・・・トルク制御回路、 54.55・・・加算回
路。 6・・・電力変換装置。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同  三俣弘文 第7図
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
Figure 3 is a transfer function block diagram of the speed control system in the embodiment shown in Figure 1. Figure 3 is a gain diagram of the Louvous circular transfer function between the speed control systems of the embodiment in Figure 1. Figure 4 is a configuration showing another embodiment of the present invention. Figure, 5th
The figures are a transfer function block diagram of the speed control system shown in FIG. 4, FIG. 6 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a block diagram of a conventional general speed control device, and 9 is a transfer function block diagram of the speed control system shown in FIG. 7, and FIG. 9 is a gain diagram of the loop-circular transfer function of the speed control system shown in FIG. 1...Electric motor, 2...Load device. 3... Axis system, 4, 41.42... Speed detector. 51, 53...speed control circuit, 52...torque control circuit, 54.55...addition circuit. 6...Power conversion device. Agent Patent Attorney Noriyuki Chika Yudo Hirofumi Mitsumata Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 負荷装置を駆動する電動機の速度を制御するために、速
度の検出値と指令値の偏差に応じて電動機発生トルクの
指令値を定めるようにした電動機の速度制御装置におい
て、 速度の指令値に対して前記電動機あるいは負荷装置の速
度をフィードバックを制御する第1の速度制御回路と、 前記第1の速度制御回路の出力を指令値として前記電動
機と負荷装置間の伝達トルクをフィードバック制御する
トルク制御回路と、 前記トルク制御回路の出力を指令値として前記電動機の
速度をフィードバック制御する第2の速度制御回路とを
有し、 前記第2の速度制御回路の出力を前記電動機発生トルク
の指令値として用いることを特徴とする電動機の速度制
御装置。
[Scope of Claims] In order to control the speed of an electric motor that drives a load device, a speed control device for an electric motor is configured to determine a command value of a motor generated torque according to a deviation between a detected speed value and a command value, a first speed control circuit that controls the speed of the electric motor or the load device by feedback in response to a speed command value; and a transmission torque between the electric motor and the load device using the output of the first speed control circuit as the command value. a torque control circuit that performs feedback control; and a second speed control circuit that performs feedback control of the speed of the electric motor using the output of the torque control circuit as a command value, and uses the output of the second speed control circuit to generate the electric motor. A speed control device for an electric motor, characterized in that it is used as a torque command value.
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