JPS6334711B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6334711B2 JPS6334711B2 JP57182748A JP18274882A JPS6334711B2 JP S6334711 B2 JPS6334711 B2 JP S6334711B2 JP 57182748 A JP57182748 A JP 57182748A JP 18274882 A JP18274882 A JP 18274882A JP S6334711 B2 JPS6334711 B2 JP S6334711B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- speed
- motor
- load torque
- current
- Prior art date
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- Expired
Links
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、直流電動機の速度制御装置に関す
るものである。かかる装置では電動機速度を負荷
変動によらず常に設定値どおりに制御してその安
定性を図ることが望ましい。
るものである。かかる装置では電動機速度を負荷
変動によらず常に設定値どおりに制御してその安
定性を図ることが望ましい。
従来、この種の制御装置としては、電機子電流
制御ループ（ACRループ）とマイナループとし
て有する速度制御系または装置が知られている。
制御ループ（ACRループ）とマイナループとし
て有する速度制御系または装置が知られている。
しかしながら、かかる装置は一般に負荷トルク
に対する対策は殆んどなされていないのが普通で
あるから、例えば負荷トルクがステツプ状に急増
すると、電動機速度は一時的に低下（インパクト
ドロツプ）し所定時間後に回復するという現象が
生じるが、このインパクトドロツプ量を或る値以
内に抑えることは困難で、一定の限界があるため
最適な制御ができないという欠点があつた。
に対する対策は殆んどなされていないのが普通で
あるから、例えば負荷トルクがステツプ状に急増
すると、電動機速度は一時的に低下（インパクト
ドロツプ）し所定時間後に回復するという現象が
生じるが、このインパクトドロツプ量を或る値以
内に抑えることは困難で、一定の限界があるため
最適な制御ができないという欠点があつた。
この発明はこのような点に鑑みてなされたもの
で、負荷トルクの急変にもとづく速度または電流
の変動を抑止して高精度の制度をなしうる制御装
置を提供することを目的とする。
で、負荷トルクの急変にもとづく速度または電流
の変動を抑止して高精度の制度をなしうる制御装
置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段および作用〕
上記の目的は、この発明によれば、直流電動機
の電流および速度にもとづいて負荷トルクτLを推
定演算するとともに、負荷トルク相当の電流値ial
を推定演算する状態観測器を設け、該電流値ialの
推定値i^al（以後、∧印は推定値を示すものとす
る。）を速度調節器出力、すなわち電流指令値ia *
に加算して制御することにより達成される。
の電流および速度にもとづいて負荷トルクτLを推
定演算するとともに、負荷トルク相当の電流値ial
を推定演算する状態観測器を設け、該電流値ialの
推定値i^al（以後、∧印は推定値を示すものとす
る。）を速度調節器出力、すなわち電流指令値ia *
に加算して制御することにより達成される。
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
第１図はこの発明の実施例を示すブロツク図、
第２図は負荷トルクがステツプ状に変化した場合
の各部波形を示す波形図である。
第２図は負荷トルクがステツプ状に変化した場合
の各部波形を示す波形図である。
第１図において、１は電動機制御回路、２は状
態観測器で、電動機制御回路１は速度調節器
（ASR）１１、電流調節（ACR）系１２、界磁要
素１３および電動機１４から構成され、また状態
観測器２は比例要素２１，２４，２５，２７、界
磁模擬要素２２，２８、電動機（起動時間）模擬
要素２３および積分要素２６から構成される。
態観測器で、電動機制御回路１は速度調節器
（ASR）１１、電流調節（ACR）系１２、界磁要
素１３および電動機１４から構成され、また状態
観測器２は比例要素２１，２４，２５，２７、界
磁模擬要素２２，２８、電動機（起動時間）模擬
要素２３および積分要素２６から構成される。
すなわち、この実施例は従来の一般的な速度制
御回路１に状態観測器２が付加されて構成されて
いる。したがつて、従来は電動機１４を介して得
られる速度実際値（検出値）ｎは、速度調節器１
１において速度設定値（目標値）n*に等しくな
るように調節され、該調節出力を電流制御系１２
における電流指令値ia *として直流電動機１４を
制御する。つまり、電機子電流制御ループをマイ
ナループとして有する速度制御ループによつて制
御が行なわれていたのに対し、この実施例ではさ
らに状態観測器２を設けることにより、負荷トル
クによる変動分を補償して制御を行なうものであ
る。
御回路１に状態観測器２が付加されて構成されて
いる。したがつて、従来は電動機１４を介して得
られる速度実際値（検出値）ｎは、速度調節器１
１において速度設定値（目標値）n*に等しくな
るように調節され、該調節出力を電流制御系１２
における電流指令値ia *として直流電動機１４を
制御する。つまり、電機子電流制御ループをマイ
ナループとして有する速度制御ループによつて制
御が行なわれていたのに対し、この実施例ではさ
らに状態観測器２を設けることにより、負荷トル
クによる変動分を補償して制御を行なうものであ
る。
状態観測器２では模擬要素２２，２３によつて
界磁要素、電動機が模擬され、その出力からはそ
れぞれ電動機発生トルクτM、速度推定値n^が得ら
れる。この場合、電動機発生トルクτMは、電流制
御系１２を介して得られる電機子電流iaに界磁々
束相当のゲインφを乗算し、τM＝iaφとして取り
出すようにしている。なお、φ＝一定＝100％な
らばτM＝iaである。速度推定値n^は、加算点P0に
おいて速度実際値ｎと加算されてｎ−n^（n^は負の
信号として与えられるので）なる量が得られ、こ
れが比例要素２１を介して加算点P1に与えられ
る一方、比例要素２４，２５を介して加算点P2
および積分器２６に与えられ、これら比例要素２
４，２５および積分器２６によつて負荷トルクτL
が推定演算される。この負荷トルクの推定値τ^Lは
加算点P3，P4に与えられるとともに、P1にも与
えられるので、点P1，P2またはその近傍におけ
る諸量が図示の如き極性で与えられるものとする
と、次式の如き関係が成立する。
界磁要素、電動機が模擬され、その出力からはそ
れぞれ電動機発生トルクτM、速度推定値n^が得ら
れる。この場合、電動機発生トルクτMは、電流制
御系１２を介して得られる電機子電流iaに界磁々
束相当のゲインφを乗算し、τM＝iaφとして取り
出すようにしている。なお、φ＝一定＝100％な
らばτM＝iaである。速度推定値n^は、加算点P0に
おいて速度実際値ｎと加算されてｎ−n^（n^は負の
信号として与えられるので）なる量が得られ、こ
れが比例要素２１を介して加算点P1に与えられ
る一方、比例要素２４，２５を介して加算点P2
および積分器２６に与えられ、これら比例要素２
４，２５および積分器２６によつて負荷トルクτL
が推定演算される。この負荷トルクの推定値τ^Lは
加算点P3，P4に与えられるとともに、P1にも与
えられるので、点P1，P2またはその近傍におけ
る諸量が図示の如き極性で与えられるものとする
と、次式の如き関係が成立する。
(イ) 加算点P1において
（ｎ−n^）g1＋τM−τ^L＝TMdn／dt＝STMn^ …(1)
(ロ) 加算点P2と積分要素２６の入力において
τ^L＝τ^L′−（ｎ−n^）g0 …(2)
dτL′／dt＝Sτ^L′＝−（ｎ−n^）g2 …(3)
また、加算点P5に着目すれば、同様にして次
式が成立する。
式が成立する。
τM−τL＝TMdn／dt＝SnTM …(4)
なお、上記(1)ないし(4)式において、Ｓはラプラ
ス演算子であり、τ^L′は積分器２６の出力である。
このτ^L′と外乱トルクτLとの関係は、上記(1)〜(4)
式からｎ、n^、τMおよびτ^Lを消去すれば、 τ^L′＝１／１＋g0＋g1／g2Ｓ＋TM／g2S2τL …(5) なる関係にあり、時間ｔ→∞ならば、τ^L′→τLに
収束することになる。そこで、定数g1、g2を適宜
に選択して負荷トルクτLの急変時に極力速やかに
τ^L′がτLに追従する如く構成するとともに、負荷
トルクの推定値τ^Lを積分器２６の出力τ^L′と加算
点P0の出力値ｎ−n^をゲイン−g0の比例要素２４
を介して得た量と加算して得ることにより、その
推定動作を速めるようにしている。また、負荷ト
ルク推定値τ^Lは加算点P3，P4へ与えられ、加算点
P3ではτ^Lと−τMとの加算が、また加算点P4ではτ^L
とＫ（τ^L−τM）との加算がそれぞれ行なわれるの
で、界磁模擬要素２８の出力からは１／φ｛τ^L＋Ｋ （τ^L−τM）｝なる量、すなわち負荷トルク相当の電
流値ialが推定演算され、これ（i^al）が速度調節器
１１の出力に加算される結果、調節器１１の修正
指令に先行して負荷トルクτL相当の電流ialが流
れ、これによつて負荷トルクτLの変動を打ち消す
ことができるものである。
ス演算子であり、τ^L′は積分器２６の出力である。
このτ^L′と外乱トルクτLとの関係は、上記(1)〜(4)
式からｎ、n^、τMおよびτ^Lを消去すれば、 τ^L′＝１／１＋g0＋g1／g2Ｓ＋TM／g2S2τL …(5) なる関係にあり、時間ｔ→∞ならば、τ^L′→τLに
収束することになる。そこで、定数g1、g2を適宜
に選択して負荷トルクτLの急変時に極力速やかに
τ^L′がτLに追従する如く構成するとともに、負荷
トルクの推定値τ^Lを積分器２６の出力τ^L′と加算
点P0の出力値ｎ−n^をゲイン−g0の比例要素２４
を介して得た量と加算して得ることにより、その
推定動作を速めるようにしている。また、負荷ト
ルク推定値τ^Lは加算点P3，P4へ与えられ、加算点
P3ではτ^Lと−τMとの加算が、また加算点P4ではτ^L
とＫ（τ^L−τM）との加算がそれぞれ行なわれるの
で、界磁模擬要素２８の出力からは１／φ｛τ^L＋Ｋ （τ^L−τM）｝なる量、すなわち負荷トルク相当の電
流値ialが推定演算され、これ（i^al）が速度調節器
１１の出力に加算される結果、調節器１１の修正
指令に先行して負荷トルクτL相当の電流ialが流
れ、これによつて負荷トルクτLの変動を打ち消す
ことができるものである。
第２図Ａ，ＢおよびＣはそれぞれ電動機電流
ia、負荷トルク推定値τ^Lおよび速度調節器出力ｖ
と比例要素の出力を示す特性図である。負荷トル
クτLが一定の状態では、速度調節器の出力ｖはτ^L
＝τLならば零となるが、負荷トルクがステツプ状
に変化した瞬間はτ^Lの推定遅れによつて第２図Ｃ
の如く一時的に信号を出すため、電流指令値ia *
はｖ＋i^alとなり、したがつて第２図Ａの点線で示
されるようにｖに相当する分だけオーバシユート
が大きくなる。このオーバシユートは要素２７の
ゲインＫをｖの変動を打ち消す如く適宜に選ぶこ
とにより減少させることができ、そのときの電流
iaの応答は第２図Ａの実線の如く示される。
ia、負荷トルク推定値τ^Lおよび速度調節器出力ｖ
と比例要素の出力を示す特性図である。負荷トル
クτLが一定の状態では、速度調節器の出力ｖはτ^L
＝τLならば零となるが、負荷トルクがステツプ状
に変化した瞬間はτ^Lの推定遅れによつて第２図Ｃ
の如く一時的に信号を出すため、電流指令値ia *
はｖ＋i^alとなり、したがつて第２図Ａの点線で示
されるようにｖに相当する分だけオーバシユート
が大きくなる。このオーバシユートは要素２７の
ゲインＫをｖの変動を打ち消す如く適宜に選ぶこ
とにより減少させることができ、そのときの電流
iaの応答は第２図Ａの実線の如く示される。
以上のように、この発明によれば、状態観測器
を用いて負荷トルクを推定演算するとともに、負
荷トルク推定値と電動機発生トルクとの偏差を演
算し、該負荷トルク推定値と偏差値とにもとづい
て電流指令値を補正するようにしたので、負荷ト
ルク急変時の速度のインパクトドロツプおよび電
流の過度なオーバシユートを抑制することができ
る利点を有するものである。また、従来の制御で
は、負荷急変時の速度変動の修正は速度調節器に
より行なわれているため、修正の速度は速度調節
器のパラメータ（KP、TI）に依存しており、こ
のため或る値以上に速度変動を抑えることが困難
であつたが、この発明では状態観測器を用いて補
償するようにしているので、上述の如き制約がな
く、したがつて従来よりもさらに変動を小さくす
ることができる。
を用いて負荷トルクを推定演算するとともに、負
荷トルク推定値と電動機発生トルクとの偏差を演
算し、該負荷トルク推定値と偏差値とにもとづい
て電流指令値を補正するようにしたので、負荷ト
ルク急変時の速度のインパクトドロツプおよび電
流の過度なオーバシユートを抑制することができ
る利点を有するものである。また、従来の制御で
は、負荷急変時の速度変動の修正は速度調節器に
より行なわれているため、修正の速度は速度調節
器のパラメータ（KP、TI）に依存しており、こ
のため或る値以上に速度変動を抑えることが困難
であつたが、この発明では状態観測器を用いて補
償するようにしているので、上述の如き制約がな
く、したがつて従来よりもさらに変動を小さくす
ることができる。
なお、この発明は線材、棒鋼などの圧延プラン
トにおいて圧延機を駆動する場合の外、各種プラ
ントの電動機速度制御装置に広く適用することが
できる。
トにおいて圧延機を駆動する場合の外、各種プラ
ントの電動機速度制御装置に広く適用することが
できる。
第１図はこの発明の実施例を示すブロツク図、
第２図は負荷トルク急変時の各部波形を示す波形
図である。 符号説明、１……電動機制御回路、２……状態
観測器、１１……速度調節器、１２……電流調節
系、１３……界磁要素、１４……電動機、２１，
２４，２５，２７……比例要素、２２，２８……
界磁模擬要素、２３……電動機（起動時間）模擬
要素、２６……積分要素。
第２図は負荷トルク急変時の各部波形を示す波形
図である。 符号説明、１……電動機制御回路、２……状態
観測器、１１……速度調節器、１２……電流調節
系、１３……界磁要素、１４……電動機、２１，
２４，２５，２７……比例要素、２２，２８……
界磁模擬要素、２３……電動機（起動時間）模擬
要素、２６……積分要素。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電動機の速度検出値を目標値に一致させるべ
く速度演算を行なう速度調節系と、該調節出力を
電流指令値として電動機電流を調節する電流調節
系とを有してなる電動機の速度制御装置におい
て、 電動機速度を推定する積分要素と、 該速度推定値とその実際値との偏差を所定係数
倍した後積分したものにさらに該偏差を所定係数
倍したものを加算して負荷トルクを推定する負荷
トルク推定要素と、 前記電流調節系の出力から電動機発生トルクを
演算する演算要素と、 該演算要素出力と前記偏差に所定のゲインを乗
じたものとの和から負荷トルク推定値を減じたも
のを前記積分要素の入力として与える加算要素
と、 負荷トルク推定値と電動機発生トルクとの差に
所定のゲインを乗じたものを負荷トルク推定値に
加算して得られる結果をさらに所定係数倍して負
荷トルクの電動機電流相当量を推定演算する推定
演算要素と、 を設け、該負荷トルクの電動機電流相当量をもつ
て前記電流指令値を修正することにより、負荷ト
ルク急変時における速度および電流の変動を抑止
することを特徴とする電動機の速度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57182748A JPS5972987A (ja) | 1982-10-20 | 1982-10-20 | 電動機の速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57182748A JPS5972987A (ja) | 1982-10-20 | 1982-10-20 | 電動機の速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5972987A JPS5972987A (ja) | 1984-04-25 |
| JPS6334711B2 true JPS6334711B2 (ja) | 1988-07-12 |
Family
ID=16123743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57182748A Granted JPS5972987A (ja) | 1982-10-20 | 1982-10-20 | 電動機の速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5972987A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63310390A (ja) * | 1987-06-09 | 1988-12-19 | Fuji Electric Co Ltd | 電動機の制御装置 |
| JP6277903B2 (ja) * | 2014-07-25 | 2018-02-14 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 線材又は棒鋼の仕上圧延装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55162894A (en) * | 1979-06-04 | 1980-12-18 | Fuji Electric Co Ltd | Controller for dc motor |
-
1982
- 1982-10-20 JP JP57182748A patent/JPS5972987A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55162894A (en) * | 1979-06-04 | 1980-12-18 | Fuji Electric Co Ltd | Controller for dc motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5972987A (ja) | 1984-04-25 |
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