JPS6338957B2 - - Google Patents
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- JPS6338957B2 JPS6338957B2 JP57075416A JP7541682A JPS6338957B2 JP S6338957 B2 JPS6338957 B2 JP S6338957B2 JP 57075416 A JP57075416 A JP 57075416A JP 7541682 A JP7541682 A JP 7541682A JP S6338957 B2 JPS6338957 B2 JP S6338957B2
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- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 7
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、直流電動機もしくはこれと等価な
制御が可能な交流電動機における制御系のダイナ
ミツクな特性の自動調整を行なう速度制御装置、
すなわち自動チユーニング速度制御装置に関す
る。一般に、この種の制御装置においては、電動
機の種類または負荷の変動によつて変わるGD2量
（慣性モーメントに相当する量）、界磁量等に応じ
て速度調節器の比例ゲインとその都度調節するこ
となく自動調整されるようにすることが望まし
い。
制御が可能な交流電動機における制御系のダイナ
ミツクな特性の自動調整を行なう速度制御装置、
すなわち自動チユーニング速度制御装置に関す
る。一般に、この種の制御装置においては、電動
機の種類または負荷の変動によつて変わるGD2量
（慣性モーメントに相当する量）、界磁量等に応じ
て速度調節器の比例ゲインとその都度調節するこ
となく自動調整されるようにすることが望まし
い。
従来、この種のものとして、例えば特公昭48−
15838号公報に示されるような制御方式が知られ
ている。これは、運転中の速度制御系を特別な信
号によつて安定限界に移行させ、不安定状態とな
る系の挙動から制御系のパラメータを推定し、調
節器のパラメータ（比例ゲイン）を自動修正する
ものである。
15838号公報に示されるような制御方式が知られ
ている。これは、運転中の速度制御系を特別な信
号によつて安定限界に移行させ、不安定状態とな
る系の挙動から制御系のパラメータを推定し、調
節器のパラメータ（比例ゲイン）を自動修正する
ものである。
しかしながら、このような方式では上記不安定
状態における電機子電流の振れ幅が大きく、しか
も制御系を周期的に不安定状態にするという欠点
があつた。
状態における電機子電流の振れ幅が大きく、しか
も制御系を周期的に不安定状態にするという欠点
があつた。
この発明は上述の如き点を除去すべくなされた
もので、より安定な自動チユーニング速度制御装
置を提供することを目的とする。
もので、より安定な自動チユーニング速度制御装
置を提供することを目的とする。
電流調節ループをマイナループとして有する速
度調節ループに対し、電動機時定数と異なる時定
数をもち電動機速度を推定する第１の積分要素
と、速度実際値と推定値との偏差の変化分のみを
取り出す微分フイルタ要素と、該微分フイルタ要
素の出力に所定周波数の矩形波信号を乗じる第１
の乗算要素と、該第１乗算要素の出力を積分して
電動機磁束と起動時定数との比に比例する量を推
定する第２の積分要素と、前記速度偏差を積分し
て負荷トルクと起動時定数との比に比例する量を
推定する第３の積分要素と、前記第２積分要素の
出力に前記電流調節ループの出力（電流実際値）
を乗じて電動機発生トルクを推定する第２の乗算
要素と、該第２乗算要素の出力と前記第３積分要
素の出力と前記速度偏差を所定係数倍したものと
を加減算して前記第１積分要素の入力に与える加
減算要素と、前記第３積分要素の出力に前記矩形
波信号と速度調節ループの出力とを加算する加算
要素と、該加算要素の出力を被除数とし前記第２
積分要素の出力を除数とする除算を行なう除算要
素とを設け、該除算要素の出力を前記電流調節ル
ープに入力する自動チユーニング装置を設ける。
度調節ループに対し、電動機時定数と異なる時定
数をもち電動機速度を推定する第１の積分要素
と、速度実際値と推定値との偏差の変化分のみを
取り出す微分フイルタ要素と、該微分フイルタ要
素の出力に所定周波数の矩形波信号を乗じる第１
の乗算要素と、該第１乗算要素の出力を積分して
電動機磁束と起動時定数との比に比例する量を推
定する第２の積分要素と、前記速度偏差を積分し
て負荷トルクと起動時定数との比に比例する量を
推定する第３の積分要素と、前記第２積分要素の
出力に前記電流調節ループの出力（電流実際値）
を乗じて電動機発生トルクを推定する第２の乗算
要素と、該第２乗算要素の出力と前記第３積分要
素の出力と前記速度偏差を所定係数倍したものと
を加減算して前記第１積分要素の入力に与える加
減算要素と、前記第３積分要素の出力に前記矩形
波信号と速度調節ループの出力とを加算する加算
要素と、該加算要素の出力を被除数とし前記第２
積分要素の出力を除数とする除算を行なう除算要
素とを設け、該除算要素の出力を前記電流調節ル
ープに入力する自動チユーニング装置を設ける。
電動機の電流実際値、速度実際値および一定周
波数の矩形波信号とにもとづき、電動機磁束と起
動時定数との比および負荷トルクと起動時定数と
の比を推定演算し、該演算結果にもとづいて電流
調節ループの入力を制御する自動チユーニング装
置を設け、該チユーニング装置によつて速度調節
器のゲインを自動修正することにより調節系の安
定化を図る。
波数の矩形波信号とにもとづき、電動機磁束と起
動時定数との比および負荷トルクと起動時定数と
の比を推定演算し、該演算結果にもとづいて電流
調節ループの入力を制御する自動チユーニング装
置を設け、該チユーニング装置によつて速度調節
器のゲインを自動修正することにより調節系の安
定化を図る。
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
図はこの発明の実施例を示すブロツク図であ
る。
る。
図において、１は速度調節器（ASR）、２は電
流調節器（ACR）を含む電流調節系、３は直流
電動機の界磁々束成分（模擬要素）、４は電動機
起動時定数成分（模擬要素）で、これら成分３，
４によつて直流電動機が構成（模擬）される。ま
た、５は割（除）算器、６は微分フイルタ、７，
１１は掛（乗）算器、８，９，１２は積分要素、
１０は比例要素で、これら５〜１２によつて自動
チユーニング回路Ａが構成される。すなわち、従
来の制御系が図の点線の如く１〜４からなるルー
プで構成されるのに対し、この実施例は該点線部
分を開放するとともに、自動チユーニング回路Ａ
を接続して構成される。図の上部に示される制御
ループにおいては、模擬成分３，４によつて直流
電動機が模擬される一方、速度調節器（ASR）
１は成分４を介して得られる速度実際値ｎが設定
（目標）値n*に等しくなるように調節出力を出
し、該調節出力を電流制御系２における電流指令
値として直流電動機（模擬）の制御を行なう。一
方、自動チユーニング回路Ａは制御対象の界磁モ
デル１１、起動時定数モデル１２により直流電動
機を模擬するとともに、モデル１２を介して得ら
れる速度模擬値n^と成分４を介して得られる速度
実際値ｎとの偏差ｅ（ｎ−n^）を積分要素９によ
り積分し、この積分出力を起動時定数要素１２の
入力へフイードバツクする如く構成されている。
なお、（＾）印は回路Ａによつて模擬される模擬
値を示すものとする。このようにして、乗算器１
１の出力によつて電動機発生トルクγnを、また
積分要素９の出力によつて負荷外乱トルクγlを模
擬するようにしている。さらに、自動チユーニン
グ回路Ａは、界磁量および起動時定数を演算する
ために、加算点ADにおいて微少な一定周波数の
矩形波信号δを速度調節器１の出力に加算し、こ
の加算出力を電流指令値としてスイツチＳ１を介
して制御系を励起し、速度変化を与える一方、上
記偏差ｅからフイルタ６を介してこの矩形波信号
成分を抽出し、乗算器７においてもとの矩形波信
号δと乗算し、さらにその出力を積分要素８にて
積分するようにする。このようにすると、積分要
素８は両者の位相差が90゜となるように出力を出
し続け、その位相差が90゜になつた時点、すなわ
ち積分要素８の入力が零になつた時点でその出力
は一定となり、６〜１２で構成されるループが平
衡状態となる。このとき、ｎ＝n^（ｅ＝０）で、
積分要素９の出力はγl／Tnの推定値に比例する
量TO（γl／Tn）＾となり、また、積分要素８の出力 はΦ／Tnの推定値に比例するTO（Φ／Tn）＾とな る。このことは回路方程式を解くことにより確か
められているが、その証明は極めて煩雑なので、
こゝでは省略する。なお、TOは積分要素１２に
おいて設定される所定の時定数で、Tnに対する
基準値を示す。
流調節器（ACR）を含む電流調節系、３は直流
電動機の界磁々束成分（模擬要素）、４は電動機
起動時定数成分（模擬要素）で、これら成分３，
４によつて直流電動機が構成（模擬）される。ま
た、５は割（除）算器、６は微分フイルタ、７，
１１は掛（乗）算器、８，９，１２は積分要素、
１０は比例要素で、これら５〜１２によつて自動
チユーニング回路Ａが構成される。すなわち、従
来の制御系が図の点線の如く１〜４からなるルー
プで構成されるのに対し、この実施例は該点線部
分を開放するとともに、自動チユーニング回路Ａ
を接続して構成される。図の上部に示される制御
ループにおいては、模擬成分３，４によつて直流
電動機が模擬される一方、速度調節器（ASR）
１は成分４を介して得られる速度実際値ｎが設定
（目標）値n*に等しくなるように調節出力を出
し、該調節出力を電流制御系２における電流指令
値として直流電動機（模擬）の制御を行なう。一
方、自動チユーニング回路Ａは制御対象の界磁モ
デル１１、起動時定数モデル１２により直流電動
機を模擬するとともに、モデル１２を介して得ら
れる速度模擬値n^と成分４を介して得られる速度
実際値ｎとの偏差ｅ（ｎ−n^）を積分要素９によ
り積分し、この積分出力を起動時定数要素１２の
入力へフイードバツクする如く構成されている。
なお、（＾）印は回路Ａによつて模擬される模擬
値を示すものとする。このようにして、乗算器１
１の出力によつて電動機発生トルクγnを、また
積分要素９の出力によつて負荷外乱トルクγlを模
擬するようにしている。さらに、自動チユーニン
グ回路Ａは、界磁量および起動時定数を演算する
ために、加算点ADにおいて微少な一定周波数の
矩形波信号δを速度調節器１の出力に加算し、こ
の加算出力を電流指令値としてスイツチＳ１を介
して制御系を励起し、速度変化を与える一方、上
記偏差ｅからフイルタ６を介してこの矩形波信号
成分を抽出し、乗算器７においてもとの矩形波信
号δと乗算し、さらにその出力を積分要素８にて
積分するようにする。このようにすると、積分要
素８は両者の位相差が90゜となるように出力を出
し続け、その位相差が90゜になつた時点、すなわ
ち積分要素８の入力が零になつた時点でその出力
は一定となり、６〜１２で構成されるループが平
衡状態となる。このとき、ｎ＝n^（ｅ＝０）で、
積分要素９の出力はγl／Tnの推定値に比例する
量TO（γl／Tn）＾となり、また、積分要素８の出力 はΦ／Tnの推定値に比例するTO（Φ／Tn）＾とな る。このことは回路方程式を解くことにより確か
められているが、その証明は極めて煩雑なので、
こゝでは省略する。なお、TOは積分要素１２に
おいて設定される所定の時定数で、Tnに対する
基準値を示す。
つまり、自動チユーニング回路Ａに対し、一定
周波数の微小矩形波信号δを与えて主制御系を励
起すると、速度変動が生じることになるので、こ
の速度変動をフイルタ６を介して取り出し、これ
に信号δを乗算した後積分する一方、電動機の起
動時定数を模擬する（速度を推定する）積分要素
１２の時定数をTOとすることにより、積分要素
８の出力からはTO（Φ／Tn）＾なる量を、また
積分要素９の出力からはTO（γl／Tn）＾なる量を
それぞれ得るようにしたものである。したがつて
TO（Φ／Tn）＾なる量を除算要素５の分母に与える ことにすれば、制御系の一巡伝達関数GOは、 GO＝KP・１＋STi／STi・１／TO（Φ／Tn）＾・１／１
＋STa・Φ／STn となつて界磁々束成分Φおよび起動時定数成分
Tnは打ち消され、その結果、伝達関数GOはΦ、
Tnの変化に拘らず一定となるため、制御系の応
答が常に最適となるものである。ここに、 KP１＋STi／STi、１／１＋STa、Φ／STnはそれぞれ速度 調節器、電流制御系、直流電動機の伝達関数を表
わすものである。
周波数の微小矩形波信号δを与えて主制御系を励
起すると、速度変動が生じることになるので、こ
の速度変動をフイルタ６を介して取り出し、これ
に信号δを乗算した後積分する一方、電動機の起
動時定数を模擬する（速度を推定する）積分要素
１２の時定数をTOとすることにより、積分要素
８の出力からはTO（Φ／Tn）＾なる量を、また
積分要素９の出力からはTO（γl／Tn）＾なる量を
それぞれ得るようにしたものである。したがつて
TO（Φ／Tn）＾なる量を除算要素５の分母に与える ことにすれば、制御系の一巡伝達関数GOは、 GO＝KP・１＋STi／STi・１／TO（Φ／Tn）＾・１／１
＋STa・Φ／STn となつて界磁々束成分Φおよび起動時定数成分
Tnは打ち消され、その結果、伝達関数GOはΦ、
Tnの変化に拘らず一定となるため、制御系の応
答が常に最適となるものである。ここに、 KP１＋STi／STi、１／１＋STa、Φ／STnはそれぞれ速度 調節器、電流制御系、直流電動機の伝達関数を表
わすものである。
なお、除算要素５は、速度に現われる信号δの
影響を時定数Tnに依らず一定の大きさにして、
推定演算の精度を確保するために設けられる。
影響を時定数Tnに依らず一定の大きさにして、
推定演算の精度を確保するために設けられる。
さらに、この実施例においては、加算点ADを
見れば明らかなように、積分要素９の出力である
TOγi／Tn＾を速度調節出力に加算することにより、 速度調節器１が修正信号を発生する以前に負荷ト
ルクγlの変化を補償する、すなわちフイードフオ
ワード制御を行なうようにしているので、負荷ト
ルクγlの変化による速度の変動がΦ、Tnに依ら
ず抑制されるものである。
見れば明らかなように、積分要素９の出力である
TOγi／Tn＾を速度調節出力に加算することにより、 速度調節器１が修正信号を発生する以前に負荷ト
ルクγlの変化を補償する、すなわちフイードフオ
ワード制御を行なうようにしているので、負荷ト
ルクγlの変化による速度の変動がΦ、Tnに依ら
ず抑制されるものである。
なお、Ｓ１は自動チユーニングがうまく行なわ
れないときに従来と同様の制御ループに切り換え
て運転を継続することができるようにするための
自動チユーニング使用、不使用の切換スイツチで
ある。
れないときに従来と同様の制御ループに切り換え
て運転を継続することができるようにするための
自動チユーニング使用、不使用の切換スイツチで
ある。
以上のように、この発明によれば、電動機の電
流実際値、速度実際値および一定周波数の矩形波
信号にもとづき、電動機磁束と起動時定数との比
および負荷トルクと起動時定数との比を推定演算
し、界磁々束、起動時定数の変化を打ち消すよう
に速度調節器の比例ゲイン（KP）を修正し、ま
た負荷トルクの変化に対しては速度調節器が修正
信号を発する以前に補償するようにしたので、制
御系を常に最適状態に維持することができるとと
もに、外乱による速度変動をも抑制することがで
きる。
流実際値、速度実際値および一定周波数の矩形波
信号にもとづき、電動機磁束と起動時定数との比
および負荷トルクと起動時定数との比を推定演算
し、界磁々束、起動時定数の変化を打ち消すよう
に速度調節器の比例ゲイン（KP）を修正し、ま
た負荷トルクの変化に対しては速度調節器が修正
信号を発する以前に補償するようにしたので、制
御系を常に最適状態に維持することができるとと
もに、外乱による速度変動をも抑制することがで
きる。
なお、この発明は、いままで説明した直流電動
機ばかりでなく、交流電動機や同様の伝達特正を
もつ制御対象の制御系についても同様にして適用
することができる。
機ばかりでなく、交流電動機や同様の伝達特正を
もつ制御対象の制御系についても同様にして適用
することができる。
図はこの発明の実施例を示すブロツク図であ
る。 符号説明 １…速度調節器、２…電流調節
（ACR）系、３…界磁成分、４…起動時定数成
分、５…割（除）算器、６…微分フイルタ、７，
１１…掛（乗）算器、８，９，１２…積分要素、
１０…比例要素、Ａ…自動チユーニング回路、Ｓ
１…スイツチ、AD…加算点。
る。 符号説明 １…速度調節器、２…電流調節
（ACR）系、３…界磁成分、４…起動時定数成
分、５…割（除）算器、６…微分フイルタ、７，
１１…掛（乗）算器、８，９，１２…積分要素、
１０…比例要素、Ａ…自動チユーニング回路、Ｓ
１…スイツチ、AD…加算点。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電動機の速度実際値を目標値に一致させるべ
く速度制御を行なう速度調節ループ内に該ループ
の出力を電流指令値として電機子電流もしくはこ
れに相当する電動機電流成分を調節する電流調節
ループを有してなる電動機の速度制御装置におい
て、 電動機起動時定数と異なる時定数をもち電動機
速度を推定する第１の積分要素と、 速度実際値と推定値との偏差の変化分のみを取
り出す微分フイルタ要素と、 該微分フイルタ要素の出力に所定周波数の矩形
波信号を乗じる第１の乗算要素と、 該第１乗算要素の出力を積分して電動機磁束と
起動時定数との比に比例する量を推定する第２の
積分要素と、 前記速度偏差を積分して負荷トルクと起動時定
数との比に比例する量を推定する第３の積分要素
と、 前記第２積分要素の出力に前記電流調節ループ
の出力（電流実際値）を乗じて電動機発生トルク
を推定する第２の乗算要素と、 該第２乗算要素の出力と前記第３積分要素の出
力と前記速度偏差を所定係数倍したものとを加減
算して前記第１積分要素の入力に与える加減算要
素と、 前記第３積分要素の出力に前記矩形波信号と速
度調節ループの出力とを加算する加算要素と、 該加算要素の出力を被除数とし前記第２積分要
素の出力を除数とする除算を行なう除算要素と、 を設け、該除算要素の出力を前記電流調節ループ
に入力することにより制御系の安定化を図るよう
にした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 |
|---|---|---|---|
| JP57075416A JPS58192485A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 電動機の速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57075416A JPS58192485A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 電動機の速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58192485A JPS58192485A (ja) | 1983-11-09 |
| JPS6338957B2 true JPS6338957B2 (ja) | 1988-08-02 |
Family
ID=13575548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57075416A Granted JPS58192485A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 電動機の速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58192485A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63129875A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-06-02 | Yokogawa Electric Corp | モ−タの制御装置 |
| JP2817171B2 (ja) * | 1989-02-28 | 1998-10-27 | 富士電機株式会社 | 電動機の速度制御装置 |
-
1982
- 1982-05-07 JP JP57075416A patent/JPS58192485A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58192485A (ja) | 1983-11-09 |
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