KR100491665B1 - Speed Control Apparatus of Motor - Google Patents

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KR100491665B1
KR100491665B1 KR10-2003-0034604A KR20030034604A KR100491665B1 KR 100491665 B1 KR100491665 B1 KR 100491665B1 KR 20030034604 A KR20030034604 A KR 20030034604A KR 100491665 B1 KR100491665 B1 KR 100491665B1
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Abstract

본 발명은 전동기의 관성계수를 간단히 추정할 수 있고, 추정된 관성계수에 기초하여 저속영역 관측기를 구성함으로써 속도제어특성을 향상시킬 수 있도록 하는 전동기의 속도제어장치에 관한 것이다. 본 발명의 전동기의 속도제어장치는 전동기의 회전시 검출된 실제 자속분 전류값 및 토오크 전류값을 입력받아 토오크를 출력하는 토오크 계산부와, 토오크 계산부로부터 출력된 토오크와 엔코더에 의해 검출된 전동기의 회전자의 회전각을 입력받아 회전자의 각속도와 부하외란을 추정하기 위한 전차원 관측기와, 전차원 관측기로부터 출력된 회전자의 각속도 및 부하외란과 토오크 계산부로부터 출력된 토오크를 입력받아 관성계수를 추정하기 위한 관성계수 추정부를 포함한다. 이에 의해, 서보 전동기 구동시스템의 저속영역에서의 응답특성 향상을 위한 관측기의 성능에 크게 영향을 미치는 관성계수를 간단하게 추정함으로써, 속도제어특성을 향상시킬 수 있게 된다.The present invention relates to a speed control apparatus for a motor that can easily estimate the inertia coefficient of the motor and improve the speed control characteristics by constructing a low speed region observer based on the estimated inertia coefficient. The speed control device of the motor of the present invention includes a torque calculation unit for outputting torque by receiving an actual magnetic flux current value and torque current value detected when the motor rotates, and a motor detected by the torque and encoder output from the torque calculation unit. All-dimensional observer for estimating the angular velocity and load disturbance of the rotor by inputting the rotation angle of the rotor, and inertia system receiving the torque output from the angular velocity and load disturbance and torque calculator And an inertial coefficient estimator for estimating the number. As a result, the speed control characteristic can be improved by simply estimating the inertia coefficient which greatly affects the performance of the observer for improving the response characteristic in the low speed region of the servomotor drive system.

Description

전동기의 속도제어장치{Speed Control Apparatus of Motor}Speed Control Apparatus of Motor

본 발명은 전동기의 속도제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저속영역에서의 응답특성 향상을 위한 관측기의 파라미터 중에서 외부의 영향에 민감한 관성계수를 추정하여 관측기의 응답특성을 향상시킬 수 있도록 하는 전동기의 속도제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a speed control device for an electric motor, and more particularly, an electric motor for improving the response characteristic of an observer by estimating an inertial coefficient sensitive to external influences among parameters of an observer for improving a response characteristic in a low speed region. It relates to a speed control device of.

대부분의 서보 전동기 구동시스템에서 증분 엔코더로부터 발생되는 펄스의 개수를 계산하여 측정하는 속도는 순시값이 아니라 평균값이므로, 펄스의 개수를 계산하는 과정에서 측정지연의 현상이 발생한다. 특히, 저속영역에서는 엔코더로부터 발생되는 펄스의 시간지연이 제어주기에 비해 많이 커지므로 측정과정에서 발생되는 지연현상이 속도제어기에 더 많은 영향을 미치게 된다.In most servo motor driving systems, the speed of calculating and measuring the number of pulses generated by the incremental encoder is not an instantaneous value but an average value, and thus a measurement delay occurs in calculating the number of pulses. In particular, since the time delay of the pulse generated from the encoder becomes larger than the control period in the low speed region, the delay caused during the measurement process affects the speed controller more.

이러한 문제를 해결하기 위해서는, 고정밀도를 가지는 엔코더를 사용하는 것이 가장 근본적으로 응답을 향상시킬 수 있는 방법이지만, 가격이 매우 비싸며, 사용상에 많은 주의가 요구된다. 이에 따라, 엔코더의 펄스 개수를 늘리는 방법으로서, 4체배를 하여 사용한다. 4체배는 엔코더에서 서로 90°의 위상차를 가지는 두 개의 펄스를 이용하는데, 이 두 개의 펄스의 상승모서리와 하강모서리를 모두 사용하여 펄스를 발생시키면 펄스수가 4배 많은 엔코더를 사용하는 것과 동일한 효과를 가지는 것이다. 그러나, 실제로는 두 개의 펄스의 위상차가 정확히 90°가 되지 않고, 이러한 위상차의 오차가 바로 속도의 오차로 나타나게 되는 문제점이 있다.In order to solve this problem, using an encoder with a high accuracy is the most fundamental way to improve the response, but the price is very expensive, and much care is required in use. Accordingly, as a method of increasing the number of pulses of the encoder, four multiplications are used. Quadrature uses two pulses that have a phase difference of 90 ° from the encoder. When the pulses are generated by using the rising and falling edges of these two pulses, the same effect as using an encoder with four times the number of pulses is obtained. It is. However, in practice, there is a problem in that the phase difference between two pulses is not exactly 90 degrees, and the error of the phase difference is represented by the error of speed.

특히, 펄스수가 작은 저속영역에서는 이러한 오차들이 속도측정에 많은 영향을 미치게 된다. 따라서, 저정밀도의 엔코더를 사용하면서 저속영역에서의 속도제어기의 응답특성을 향상시키기 위하여 전동기의 운동방정식으로부터 유도된 전차원 속도 관측기에 관한 연구가 많이 진행되어 왔다.In particular, in the low speed region where the number of pulses is small, these errors have a great influence on the speed measurement. Therefore, in order to improve the response characteristics of the speed controller in the low speed region while using the encoder of low precision, many studies have been conducted on the full-dimensional speed observer derived from the equation of motion of the motor.

전동기의 운동방정식으로부터 유도된 전차원 속도 관측기의 응답은 관성계수의 변화에 민감하게 반응하며, 관성계수는 부하에 따라 크게 가변하므로, 정밀한 응답특성을 얻기 위해서는 관성계수의 변화에 강한 관측기를 설계해 주어야 한다.The response of the full-dimensional velocity observer derived from the equation of motion of the motor is sensitive to the change of inertia coefficient, and the inertia coefficient varies greatly depending on the load. Should give.

도 1 및 도 2는 각각 관성계수의 값이 4배 증가 및 1/4배 감소의 변화가 발생한 경우, 시간에 따른 전동기의 속도 제어 응답특성을 나타낸 그래프로서, 관성계수의 변화가 발생하면, 그 오차로 관측기의 출력인 속도 추정값의 오차가 발생하게 되며, 이로 인해 서보 전동기의 회전을 정확히 제어할 수 없음을 알 수 있다.1 and 2 are graphs showing the speed control response characteristics of the motor with time when the value of the inertia coefficient increases by 4 times and decreases by 1/4 times, respectively. The error causes the error of the speed estimation value, which is the output of the observer, and thus it can be seen that the rotation of the servo motor cannot be accurately controlled.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전동기의 관성계수를 간단히 추정할 수 있고, 추정된 관성계수에 기초하여 저속영역 관측기를 구성함으로써 속도제어특성을 향상시킬 수 있도록 하는 전동기의 속도제어장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to easily estimate the inertia coefficient of the motor, and to improve the speed control characteristics by configuring a low-speed region observer based on the estimated inertia coefficient It is to provide a speed control device of the motor.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동기의 속도제어장치는 속도지령값과 실제속도의 차를 입력으로 하여 자속분 전류 지령값과 토오크 전류 지령값을 출력하기 위한 수단; 자속분 전류 지령값 및 토오크 전류 지령값과 실제 자속분 전류값 및 토오크 전류값의 차를 입력으로 하여 자속분 전압 지령값과 토오크분 전압 지령값을 출력하기 위한 전류 제어부; 자속분 전압 지령값과 토오크분 전압 지령값을 3상 전압으로 변환시켜 출력하기 위한 2상/3상 변환부; 2상/3상 변환부로부터 출력된 3상 전압을 전동기에 인가하기 위한 인버터; 전동기 회전시 검출된 3상 전류를 실제 자속분 전류값 및 토오크 전류값으로 변환시켜 출력하기 위한 3상/2상 변환부; 실제 자속분 전류값 및 토오크 전류값을 입력받아 토오크를 출력하기 위한 토오크 계산부; 전동기의 회전자의 회전각을 검출하기 위한 회전각 검출수단; 토오크 계산부로부터 출력된 토오크와 회전각검출수단에 의해 검출된 전동기의 회전자의 회전각을 입력받아 회전자의 각속도와 부하외란을 추정하기 위한 관측기; 그리고 관측기로부터 출력된 회전자의 각속도 및 부하외란과 토오크 계산부로부터 출력된 토오크를 입력받아 관성계수를 추정하기 위한 관성계수 추정부를 포함한다. A speed control apparatus for an electric motor according to the present invention for achieving the above object comprises means for outputting a flux current command value and a torque current command value by inputting a difference between a speed command value and an actual speed; A current controller for outputting a magnetic flux voltage command value and a torque voltage command value by inputting a difference between the magnetic flux current command value and the torque current command value and the actual magnetic flux current value and the torque current value; A two-phase and three-phase converter for converting the magnetic flux voltage command value and the torque voltage command value into three-phase voltages and outputting the three-phase voltages; An inverter for applying a three-phase voltage output from the two-phase / three-phase converter to a motor; A three-phase / two-phase converter for converting and outputting the three-phase current detected when the motor rotates into an actual magnetic flux current value and a torque current value; A torque calculator for receiving a real magnetic flux current value and a torque current value and outputting a torque; Rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the rotor of the electric motor; An observer for estimating the angular velocity and load disturbance of the rotor by receiving the torque output from the torque calculator and the rotation angle of the rotor of the motor detected by the rotation angle detection means; And an inertia coefficient estimator for estimating an inertia coefficient by receiving an angular velocity and load disturbance output from the observer and torque output from a torque calculator.

관성계수 추정부는 다음의 수학식을 이용하여 관성계수를 산출한다.The inertial coefficient estimating unit calculates the inertial coefficient by using the following equation.

여기서, L은 비례이득행렬, 는 전동기의 각속도 , 는 부하외란, Te는 토오크값, z는 임시상태변수이다.Where L is the proportional gain matrix, Is the angular velocity of the motor, Is the load disturbance, T e is the torque value, and z is the temporary state variable.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.3 is a block diagram showing the configuration of a speed control apparatus for an electric motor according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전동기의 속도제어장치는 속도 제어부(100), 토오크 제어부(110), 전류 제어부(120), 2상/3상 변환부(130), 인버터(140), 3상/2상 변환부(170), 토오크 계산부(180), 전차원 관측기(190), 관성계수 추정부(200), 그리고 전동기(150)의 회전자의 회전각을 검출하기 위한 엔코더(160)를 포함한다.As shown, the speed control apparatus of the motor according to the present invention is a speed control unit 100, torque control unit 110, current control unit 120, two-phase / three-phase conversion unit 130, inverter 140, 3 Encoder 160 for detecting the rotation angle of the phase / phase transformation unit 170, torque calculation unit 180, full-dimensional observer 190, inertial coefficient estimator 200, and the rotor of the motor 150 ).

속도 제어부(100)는 속도 지령값()과 전차원 관측기(190)로부터 출력되는 속도 추정값()의 차를 입력받아 일반적인 비례적분 제어기를 통해 토오크 지령값(i*)을 토오크 제어부(110)에 공급한다.The speed control unit 100 has a speed command value ( ) And velocity estimates output from the full-dimensional observer 190 ( The torque command value i * is supplied to the torque control unit 110 through the general proportional integral controller.

토오크 제어부(110)는 속도 제어부(100)로부터 출력되는 토오크 지령값(i*)을 입력받아 아래의 수학식 1을 이용하여 단위 전류당 최대 토오크가 발생되도록 자속분(d축) 전류 지령값(i* ds)과 토오크(q축) 전류 지령값(i* qs)을 출력한다.The torque control unit 110 receives the torque command value i * output from the speed control unit 100 and uses the following Equation 1 to generate a magnetic flux component (d-axis) current command value so that the maximum torque per unit current is generated. i * ds ) and torque (q-axis) current command value (i * qs ) are output.

여기서, λf는 전동기 회전자의 쇄교자속의 크기, Lq는 q축 인덕턴스, Ld는 d축 인덕턴스이다.Here, λ f is a size in the linkage of the motor rotor, L q is q-axis inductance, L d is d-axis inductance.

d축 및 q축 전류 제어부(120)는 토오크 제어부(110)로부터 출력된 전류 지령값(i* ds, i* qs)과 실제 전류값(ids, iqs)의 차를 입력으로 하여 일반적인 비례적분 제어기를 통해 자속분 전압 지령값과 토오크분 전압 지령값을 출력한다. 이들 전압 지령값은 2상/3상 변환부(130)를 통해 3상 전압으로 변환되고 인버터(140)를 통해 전동기(150)에 인가된다.The d-axis and q-axis current control unit 120 is a general proportional value by inputting the difference between the current command value (i * ds , i * qs ) and the actual current value (i ds , i qs ) output from the torque control unit 110. Through the integral controller, the flux voltage command value and the torque voltage command value are output. These voltage command values are converted into three-phase voltages through the two-phase / three-phase converter 130 and applied to the electric motor 150 through the inverter 140.

전동기(150)의 회전자의 회전시 검출된 3상 전류는 3상/2상 변환부(170)에 의해 실제 자속분 전류값(ids) 및 토오크 전류값(iqs)으로 변환된다.The three-phase current detected when the rotor of the motor 150 rotates is converted into the actual magnetic flux current value i ds and the torque current value i qs by the three-phase / two-phase converter 170.

토오크 계산부(180)는 3상/2상 변환부(170)로부터 출력된 실제 자속분 전류값(ids) 및 토오크 전류값(iqs)을 이용하여, 아래의 수학식 2에 의해 토오크(Te )를 계산한다.The torque calculator 180 uses the actual magnetic flux current value i ds and the torque current value i qs output from the three-phase / two-phase converter 170, and the torque ( Calculate T e ).

여기서, p는 전동기의 극수이다.Where p is the number of poles of the motor.

토오크 계산부(180)로부터 출력된 토오크 값(Te)과 엔코더(160)로부터 검출된 전동기 회전자의 회전각()을 입력으로 받아 아래의 수학식 3과 같이 전차원 관측기(190)를 구성하여 전동기 회전자의 회전각(), 각속도(), 부하외란()을 추정한다.The torque value T e output from the torque calculator 180 and the rotation angle of the motor rotor detected from the encoder 160 ( ) As an input to configure the full-dimensional observer 190 as shown in equation (3) below the rotation angle of the motor rotor ( ), Angular velocity ( ), Load disturbance ( Estimate).

여기서, Bm은 전동기의 마찰계수, Jm은 관성계수, L은 비례이득행렬이다.Where B m is the friction coefficient of the motor, J m is the inertia coefficient, and L is the proportional gain matrix.

모델링의 오차가 부하외란으로 나타나기 때문에 관성계수와 부하외란을 동시에 추정하게 되면 추정된 부하외란에 관성계수의 오차가 함께 포함되게 되어 실제 부하외란 및 관성계수의 정확한 추정이 불가능하게 된다. 따라서, 전차원 관측기(190)에서는 관성계수를 알고 있다는 가정하에 회전자의 회전각, 각속도, 부하외란을 추정한다. 상기 수학식 3을 보면, 속도추정에 사용된 전차원 관측기(190)는 전동기의 운동방정식으로부터 모델링되었고, 관성계수(Jm)에 의해 크게 영향을 받게됨을 알 수 있다.Since the modeling error appears as a load disturbance, if the inertia coefficient and the load disturbance are estimated at the same time, the estimated load disturbance includes the error of the inertia coefficient. Therefore, accurate estimation of the actual load disturbance and inertia coefficient is impossible. Accordingly, the full-dimensional observer 190 estimates the rotation angle, angular velocity, and load disturbance of the rotor under the assumption that the inertia coefficient is known. Referring to Equation 3, it can be seen that the full-dimensional observer 190 used for the speed estimation is modeled from the equation of motion of the electric motor and is greatly affected by the inertia coefficient (J m ).

관측기 이득은 아래의 수학식 4의 특성 방정식의 근의 위치를 복소 평면상에서 위치하는 극점배치기법을 사용하여 결정한다. The observer gain is determined using the pole placement method that locates the root of the characteristic equation of Equation 4 below on the complex plane.

여기서, s는 고유치(eigenvalue)이고, I는 단위행렬이다.Where s is the eigenvalue and I is the unit matrix.

관성계수 추정부(200)는 전차원 관측기(190)로부터 추정한 부하외란()과 각속도(), 그리고 토오크 계산부(180)로부터 산출된 토오크값(Te)을 입력으로 축소 차원 확장 루엔버거 관측기(Reduced-Order Extended Luenberger Observer)를 이용하여 속도 및 부하변화에 따라 변하는 관성계수를 추정한다. 관측기(190)의 샘플링주기에 비해 관성계수가 느리게 변화한다고 가정하면, 아래의 수학식 5와 같이 관성계수 상태변수를 도입할 수 있다.The inertia coefficient estimator 200 estimates the load disturbance estimated from the full-dimensional observer 190. ) And angular velocity ( ), And using the torque value (T e) the reduced dimension extension toluene Berger observer (Reduced-Order Extended Luenberger Observer) as input is calculated from the torque computing unit 180 estimates the number of inertial varying speed and load change . Assuming that the inertia coefficient changes slowly compared to the sampling period of the observer 190, an inertia coefficient state variable may be introduced as shown in Equation 5 below.

전동기 회전자의 각속도와 관성계수를 상태변수로 하는 상태 방정식을 세우면 아래의 수학식 6과 같다.Equation 6 below is a state equation in which the angular velocity and inertia coefficient of the motor rotor are state variables.

여기서, 이다.here, to be.

상기 수학식 6은 비선형 상태방정식이므로, 자코비안 근사화를 통해 선형화하면, 다음의 수학식 7과 같이 된다.Since Equation 6 is a non-linear state equation, the linearization is performed through Jacobian approximation.

여기서, here,

는 Δt시간전의 상태값, 즉 x(t-Δt)를 나타낸다. Denotes a state value before Δt time, that is, x (t−Δt).

이러한 방식으로 선형화된 비선형시스템의 모델로부터 전차원 확장 루엔버거 관측기를 다음의 수학식 8과 같이 구성할 수 있다.In this way, the full-dimensional extended Luenberger observer can be constructed as shown in Equation 8 from the model of the linearized nonlinear system.

상기 수학식 8의 관측기를 아래의 수학식 9와 같이 표현하고, 추정하고자 하는 관성계수만을 표현하는 축소 차원 루엔버거 관측기를 구성하면 아래의 수학식 10 및 11과 같이 구성할 수 있다.When the observer of Equation 8 is expressed as Equation 9 below, and a reduced dimension Luenberger observer expressing only an inertia coefficient to be estimated, it can be configured as shown in Equations 10 and 11 below.

여기서, z는 임시상태변수(temporary state vector)이다.Where z is a temporary state vector.

상기 수학식 11의 z로부터 수학식 10의 역변환을 통하여 얻고자 하는 상태변수를 구하게 된다.From z in Equation 11, a state variable to be obtained through inverse transformation in Equation 10 is obtained.

수학식 9에서 xn을 실제로 측정한 전동기의 각속도로 하고, xp를 추정하고자 하는 관성계수로 놓으면, 축소 차원 확장 루엔버거 관측기는 수학식 12와 13과 같이 구성된다.If x n is the angular velocity of the motor actually measured in Equation 9, and x p is the inertia coefficient to be estimated, the reduced-dimension extended Luenberger observer is constructed as shown in Equations 12 and 13.

마찰계수 Bm이 아주 작아 거의 0에 가깝다고 가정하면, 수학식 12는 다음의 수학식 14와 같이 쓸 수 있다.Assuming that the friction coefficient B m is very small and nearly zero, Equation 12 can be written as Equation 14 below.

전차원 관측기(190)로부터 구한 부하외란()과 각속도()를 입력으로 하는 상기 수학식 13과 14의 간단한 산술적인 계산을 통해 관성계수를 용이하게 구할 수 있게 된다.Load disturbance obtained from the full-dimensional observer 190 ( ) And angular velocity ( It is possible to easily obtain the inertia coefficient through a simple arithmetic calculation of the equations (13) and (14) as inputs.

도 4 및 도 5는 각각 관성계수의 값이 4배 증가 및 1/4배 감소의 변화가 발생했을 때, 본 발명에 따른 전동기의 속도제어장치를 이용하여 관성추정을 한 경우의 시간에 따른 전동기의 속도 제어 응답특성을 나타낸 그래프로서, 관성계수의 변화에도 불구하고, 속도 추정이 정확히 이루어져 전동기의 회전을 정확히 제어할 수 있음을 알 수 있다.4 and 5 are the motor according to the time when the inertia estimation using the speed control device of the motor according to the present invention when the value of the inertia coefficient increases by 4 times and decreases by 1/4 times, respectively. As a graph showing the speed control response of, it can be seen that despite the change of the inertia coefficient, the speed estimation is accurately performed to accurately control the rotation of the motor.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전동기의 속도제어장치에 따르면, 서보 전동기 구동시스템의 저속영역에서의 응답특성 향상을 위한 관측기의 성능에 크게 영향을 미치는 관성계수를 간단한 산술식으로 추정가능함으로써, 전동기의 회전자의 회전각을 검출하는데 있어서 저가의 저해상도 엔코더를 이용하더라도, 속도제어특성을 향상시킬 수 있고, 제조비용이 절감되는 효과가 있다.As described in detail above, according to the speed control apparatus of the motor according to the present invention, it is possible to estimate the inertia coefficient which greatly affects the performance of the observer for improving the response characteristics in the low speed region of the servo motor drive system by a simple arithmetic expression. Thus, even if a low-cost low resolution encoder is used to detect the rotation angle of the rotor of the motor, the speed control characteristic can be improved and manufacturing cost can be reduced.

도 1은 관성계수가 4배로 증가했을 때 관성추정을 하지 않은 경우 시간에 따른 전동기의 속도지령값, 속도 추정값, 실제속도, 관측기의 관성계수의 변화 관계를 나타내는 그래프,1 is a graph showing the relationship between the speed command value, the speed estimation value, the actual speed, and the inertia coefficient of the observer according to time when the inertia coefficient is increased by 4 times without the inertia estimation;

도 2는 관성계수가 1/4배로 감소했을 때 관성추정을 하지 않은 경우 시간에 따른 전동기의 속도지령값, 속도 추정값, 실제속도, 관측기의 관성계수의 변화 관계를 나타내는 그래프,2 is a graph showing the relationship between the speed command value, the speed estimation value, the actual speed, and the inertia coefficient of the observer according to time when the inertia coefficient is not reduced by a factor of 1/4;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동기의 속도제어장치의 구성을 보인 블럭도,3 is a block diagram showing the configuration of a speed control apparatus for an electric motor according to a preferred embodiment of the present invention;

도 4는 관성계수가 4배로 증가했을 때 본 발명에 따른 전동기의 속도제어장치를 이용하여 관성추정을 한 경우 시간에 따른 전동기의 속도지령값, 속도 추정값, 실제속도, 관측기의 관성계수의 변화 관계를 나타내는 그래프,4 shows the relationship between the speed command value, the speed estimation value, the actual speed, and the inertia coefficient change of the observer according to time when the inertia coefficient is increased by 4 times when the inertia estimation is performed using the speed control apparatus of the motor according to the present invention. Graph representing,

도 5는 관성계수가 1/4배로 감소했을 때 본 발명에 따른 전동기의 속도제어장치를 이용하여 관성추정을 한 경우 시간에 따른 전동기의 속도지령값, 속도 추정값, 실제속도, 관측기의 관성계수의 변화 관계를 나타내는 그래프.5 is a change of the speed command value, the speed estimation value, the actual speed, and the inertia coefficient of the motor with time when the inertia coefficient is reduced by a factor of 1/4 using the speed control device of the motor according to the present invention. Graph showing the relationship.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 속도 제어부100: speed control unit

110: 토오크 제어부110: torque control unit

120: d축 및 q축 전류 제어부120: d-axis and q-axis current control

130: 2상/3상 변환부130: 2-phase / 3-phase conversion unit

140: 인버터140: inverter

150: 전동기150: electric motor

160: 엔코더160: encoder

170: 3상/2상 변환부170: three-phase / 2-phase conversion unit

180: 토오크 계산부180: torque calculation unit

190: 전차원 관측기190: full-dimensional observer

200: 관성계수 추정부200: inertia coefficient estimator

Claims (4)

속도지령값과 실제속도의 차를 입력으로 하여 자속분 전류 지령값과 토오크 전류 지령값을 출력하기 위한 수단;Means for outputting a flux current command value and a torque current command value by inputting a difference between the speed command value and the actual speed; 상기 자속분 전류 지령값 및 토오크 전류 지령값과 실제 자속분 전류값 및 토오크 전류값의 차를 입력으로 하여 자속분 전압 지령값과 토오크분 전압 지령값을 출력하기 위한 전류 제어부;A current controller for outputting a magnetic flux voltage command value and a torque voltage command value by inputting a difference between the magnetic flux current command value and the torque current command value and the actual magnetic flux current value and the torque current value; 상기 자속분 전압 지령값과 토오크분 전압 지령값을 3상 전압으로 변환시켜 출력하기 위한 2상/3상 변환부;A two-phase and three-phase converter for converting the magnetic flux voltage command value and the torque voltage command value into a three-phase voltage and outputting the three-phase voltage; 상기 2상/3상 변환부로부터 출력된 3상 전압을 전동기에 인가하기 위한 인버터;An inverter for applying a three-phase voltage output from the two-phase / three-phase converter to a motor; 상기 전동기의 회전시 검출된 3상 전류를 실제 자속분 전류값 및 토오크 전류값으로 변환시켜 출력하기 위한 3상/2상 변환부;A three-phase / two-phase converter for converting and outputting the three-phase current detected when the motor rotates into an actual magnetic flux current value and a torque current value; 상기 실제 자속분 전류값 및 토오크 전류값을 입력받아 토오크를 출력하기 위한 토오크 계산부;A torque calculator configured to receive the actual magnetic flux current value and the torque current value and output torque; 상기 전동기의 회전자의 회전각을 검출하기 위한 회전각 검출수단;Rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the rotor of the electric motor; 상기 토오크 계산부로부터 출력된 토오크와 상기 회전각 검출수단에 의해 검출된 상기 전동기의 회전자의 회전각을 입력받아 회전자의 각속도와 부하외란을 추정하기 위한 관측기; 그리고An observer for estimating the angular velocity and load disturbance of the rotor by receiving the torque output from the torque calculator and the rotation angle of the rotor of the motor detected by the rotation angle detecting means; And 상기 관측기로부터 출력된 회전자의 각속도 및 부하외란과 상기 토오크 계산부로부터 출력된 토오크를 입력받아 관성계수를 추정하기 위한 관성계수 추정부를 포함하고,And an inertia coefficient estimator for estimating an inertia coefficient by receiving an angular velocity and load disturbance output from the observer and a torque output from the torque calculator. 상기 관측기는 다음의 수학식으로 형성되고,The observer is formed of the following equation, 상기 관성계수 추정부는 다음의 수학식을 이용하여 관성계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 전동기의 속도제어장치.The inertia coefficient estimating unit calculates the inertia coefficient by using the following equation. 여기서, 는 전동기 회전자의 회전각, 는 전동기의 각속도, 는 부하외란, Bm은 전동기의 마찰계수, Jm은 관성계수, L은 비례이득행렬, s는 고유치, I는 단위행렬, Te는 토오크값, z는 임시상태변수이다.here, Rotation angle of electric motor rotor, Is the angular velocity of the motor, Is the load disturbance, B m is the friction coefficient of the motor, J m is the inertia coefficient, L is the proportional gain matrix, s is the eigenvalue, I is the unit matrix, T e is the torque value, and z is the temporary state variable. 제 1항에 있어서, 상기 회전각 검출수단은 엔코더인 것을 특징으로 하는 전동기의 속도제어장치.The speed control device of an electric motor according to claim 1, wherein said rotation angle detecting means is an encoder. 삭제delete 삭제delete
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