KR20150023524A - 동력계 시스템 - Google Patents

동력계 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20150023524A
KR20150023524A KR20147036781A KR20147036781A KR20150023524A KR 20150023524 A KR20150023524 A KR 20150023524A KR 20147036781 A KR20147036781 A KR 20147036781A KR 20147036781 A KR20147036781 A KR 20147036781A KR 20150023524 A KR20150023524 A KR 20150023524A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
torque
value
amplitude
excitation
command value
Prior art date
Application number
KR20147036781A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101521487B1 (ko
Inventor
타카오 아키야마
요시마사 사와다
Original Assignee
메이덴샤 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 메이덴샤 코포레이션 filed Critical 메이덴샤 코포레이션
Publication of KR20150023524A publication Critical patent/KR20150023524A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101521487B1 publication Critical patent/KR101521487B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/24—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/025—Test-benches with rotational drive means and loading means; Load or drive simulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

토크 제어기의 제어대역보다 높은 주파수에서도 안정된 토크제어가 가능한 시험 시스템을 제공한다.
시험 시스템은 외부로부터 입력되는 가진주파수 및 가진진폭의 지령값에 기초하여 가진토크 지령값을 산출하는 가진토크 지령연산부(61)와, 외부로부터 입력되는 베이스 토크 지령값과 가진토크 지령값을 합산한 것을 토크 지령값으로 하는 축 토크 지령연산부(62)와, 축 토크 검출값이 축 토크 지령값이 되도록 제 1 제어 입력값을 결정하는 축 토크 제어기(63)와, 축 토크 지령값으로부터 소정 주파수 이하의 성분을 제거한 것을 제 2 제어 입력값으로 하는 피드 포워드 입력 연산부(64)와, 제 1 및 제 2 제어 입력값을 합산한 것을 토크 전류 지령값으로 하는 가산부(65)를 구비한다. 가진토크 지령연산부(61)는 토크 검출값에 기초하여 산출되는 진폭값과 가진진폭 지령값의 편차가 없어지도록 가진토크 지령값을 산출한다.

Description

동력계 시스템{DYNAMOMETER SYSTEM}
본 발명은 동력계 시스템에 관한 것이다.
구동 트레인(drive train)은 엔진에서 발생한 에너지를 구동 바퀴에 전달하기 위한 복수의 장치의 총칭을 말하며, 엔진, 클러치, 변속기(transmission), 구동축(drive shaft), 프로펠러축(propeller shaft), 차동 기어(differential gear) 및 구동 바퀴 등으로 구성된다. 구동 트레인의 성능 평가 시험에서는 실제로 엔진에서 변속기를 계속 구동함으로써 그 내구성능이나 품질 등이 평가된다. 최근에는 이와 같은 구동 트레인의 시험을 수행하는 시스템으로서, 공시체에 입력하는 구동토크를 실제 엔진 대신 동력계에서 발생시키는 동력계 시스템이 제안되고 있다.
이와 같은 동력계 시스템에서, 동력계의 토크는 로드셀이나 축 토크센서 등의 토크 검출기의 출력에 기초하여 토크 제어기에 의해 제어된다. 이 토크 제어기에는, 예를 들면 PID 제어 또는 μ설계법 등 다양한 피드백 알고리즘에 의해 설계된 것이 이용되고 있다(특허문헌 1 참조).
또한, 실제 엔진에서는 각 실린더의 연소 행정에 기인하여 주기적인 토크 변동이 생긴다. 그래서 동력계 시스템에서는 이와 같은 실제 엔진의 토크 변동을 모방하기 위해, 공시체의 입력축을 회전시키면서 동력계의 토크를 소정의 주기 및 진폭으로 변동시킴으로써 시험의 재현성을 향상하고 있다. 보다 구체적으로는, 일정한 구동토크를 발생시키기 위한 직류의 베이스 토크 성분에, 소정의 가진주파수 및 가진진폭으로 특징지어지는 교류의 가진토크 성분을 합성한 것을 토크 지령으로 하여 상기 토크 제어기로 입력한다(특허문헌 2 참조).
일본 특개2009-133714호공보 일본 특허제4016582호공보
그런데 실제 엔진에서 생기는 토크 변동의 주파수는 0Hz에서 수백Hz 정도까지 변화할 수 있다. 이에 대해, 특허문헌 1과 같은 일반적인 토크 제어기의 제어대역의 상한은 동력계와 공시체를 합친 기계계(機械系)의 제 1 공진주파수 근방의 기껏해야 수십 Hz이다. 따라서, 종래의 토크 제어기를 구비한 동력계 시스템에는 기계계의 공진주파수보다 큰 가진주파수를 입력하여도 토크 제어기의 응답성이 충분하지 않고, 지령대로의 진폭으로 동력계의 토크를 변동시킬 수가 없다.
또한, 이와 같은 과제에 대해서는 축 토크 제어기의 피드백 게인을 크게 하는 것이 고려된다. 그러나 이와 같은 피드백 게인의 조정만으로는, 특히 기계계의 반(反)공진점보다 높은 주파수 영역에서의 응답 특성을 개선하는 것이 곤란하다. 또한, 피드백 게인을 과도하게 높게 하면 운전 조건에 의해 제어계(制御系)가 불안정해질 우려도 있다.
본 발명은 토크 제어기의 제어대역보다 높은 주파수에서도 안정된 토크의 가진진폭 제어가 가능한 동력계 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공시체(예를 들어, 후술하는 공시체(W))의 입력측에 접속된 동력계(예를 들어, 후술하는 입력측 동력계(2))와, 상기 동력계에 전력을 공급하는 인버터(예를 들어, 후술하는 인버터(3))와, 상기 공시체 및 상기 동력계로 이루어진 시스템의 제어량으로서의 토크(예를 들어, 후술하는 축 토크)를 검출하는 토크 검출기(예를 들어, 후술하는 축 토크미터(5))와, 외부로부터 입력되는 가진주파수 및 가진진폭의 지령값에 기초하여 가진토크 지령값을 산출하는 가진토크 지령 연산부(예를 들어, 후술하는 가진토크 지령 연산부(61))와, 외부로부터 입력되는 베이스 토크 지령값과 상기 가진토크 지령값을 합산한 것을 토크 지령값으로 하는 토크 지령 연산부(예를 들어, 후술하는 축 토크 지령 연산부(62))와, 상기 토크 검출기의 검출값이 상기 토크 지령값이 되도록 제 1 제어 입력값을 결정하는 피드백 제어기(예를 들어, 후술하는 축 토크 제어기(63))와, 상기 토크 지령값으로부터 소정 주파수 이하의 성분을 제거한 것을 제 2 제어 입력값으로 하는 피드 포워드 입력 연산부(예를 들어, 후술하는 피드 포워드 입력 연산부(64))와, 상기 제 1 및 제 2 제어 입력값을 합산한 것을 상기 인버터에 대한 제어 입력값으로 하는 가산부(예를 들어, 후술하는 가산부(65))를 구비하는 동력계 시스템(예를 들어, 후술하는 시험 시스템(1))을 제공한다. 상기 가진토크 지령 연산부는, 상기 토크 검출기의 검출값에 기초하여 산출되는 진폭값과 상기 가진진폭의 지령값의 편차가 없어지도록 상기 가진토크 지령값을 산출한다.
(1) 본 발명에서는 가진주파수 및 가진진폭으로부터 산출된 가진토크 지령값과 베이스 토크 지령값을 합산한 것을 토크 지령값으로 하여, 피드백 제어기 및 피드 포워드 입력 연산부에 입력한다. 피드백 제어기에서는 토크 검출값이 토크 지령값이 되도록 제 1 제어 입력값을 결정하고, 피드 포워드 입력 연산부에서는 토크 지령값으로부터 소정 주파수 이하의 정상성분(定常成分)을 제거하여 제 2 제어 입력값을 결정한다. 동력계의 인버터의 제어 입력값은 제 1 제어 입력값에, 교류성분인 제 2 제어 입력값을 중첩함으로써 결정된다. 이에 따라, 피드백 제어기의 제어대역을 초과하여 가진주파수를 변화시킨 경우에도, 제어 입력값에 가진주파수로 변동하는 성분을 포함할 수 있기 때문에, 지령대로의 가진주파수로 동력계의 토크를 제어할 수 있다. 또한, 이와 같은 교류성분의 피드 포워드 입력을 중첩하는 것만으로는 지령대로의 가진진폭으로 토크를 변동시킬 수 없는 경우가 있다. 따라서 본 발명에서는, 토크 검출기의 검출값에 기초하여 산출되는 진폭값과 가진진폭의 지령값의 편차가 없어지도록 가진토크 지령값을 산출한다. 그러므로 지령대로의 가진진폭으로 토크가 변동되지 않는 경우, 상기 피드백 제어기 및 피드 포워드 입력 연산부에 입력되는 가진토크 지령값은 그 기준값으로부터 올려진다. 이상, 본 발명에 의하면, 가진주파수를 피드백 제어기의 제어대역을 초과하여 변화시킨 경우에도 지령대로의 가진주파수 및 가진진폭으로 안정된 토크의 가진진폭 제어가 가능해진다.
(2) 이 경우, 상기 동력계 시스템은, 상기 가진토크 지령 연산부는 상기 가진주파수의 지령값에 따른 정현파를 생성하는 기준파 생성부(예를 들어, 후술하는 기준파 생성부(61))와, 상기 정현파의 한 주기의 상기 토크 검출기의 검출값의 전파(全波) 최고값을 검출하는 토크 진폭 검출부(예를 들어, 후술하는 축 토크 진폭 검출부(612))와, 당해 전파 최고값과 상기 가진진폭의 지령값의 편차가 없어지도록 진폭 보정값을 산출하는 가진진폭 제어기(예를 들어, 후술하는 가진진폭 제어기(613))와, 상기 가진진폭의 지령값에 상기 진폭 보정값을 합산함으로써 당해 지령값을 보정하는 가산부(예를 들어, 후술하는 가산부(614))와, 상기 정현파에 상기 보정된 가진진폭의 지령값을 곱한 것을 가진토크 지령값으로 하는 곱셈부(예를 들어, 후술하는 곱셈부(615))를 구비하는 것이 바람직하다.
(2) 본 발명에서는 토크 검출기의 검출값의 가진주기마다의 전파 최고값을 검출하여, 이 전파 최고값과 가진진폭의 지령값의 편차가 없어지도록 진폭 보정값을 산출하고, 나아가 이 진폭 보정값에 의해 보정된 가진진폭의 지령값을 정현파에 곱함으로써 가진토크 지령값을 산출한다. 이에 따라, 토크 검출기의 검출값의 전파 최고값이 가진진폭에 도달하도록 피드백 제어기 및 피드 포워드 입력 연산부로 입력되는 가진토크 지령값이 올려지므로, 지령대로의 가진주파수 및 가진진폭으로 안정된 토크의 가진진폭 제어가 가능해진다.
(3) 이 경우, 상기 동력계 시스템은, 상기 가진토크 지령 연산부는 상기 가진주파수의 지령값에 따른 정현파를 생성하는 기준파 생성부(예를 들어, 후술하는 기준파 생성부(611))와, 상기 토크 검출기의 검출값의 상기 가진주파수 성분의 진폭값을 검출하는 토크 진폭 검출부와, 당해 진폭값과 상기 가진진폭의 지령값의 편차가 없어지도록 진폭 보정값을 산출하는 가진진폭 제어기(예를 들어, 후술하는 가진진폭 제어기(613))와, 상기 가진진폭의 지령값에 상기 진폭 보정값을 합산함으로써 당해 지령값을 보정하는 가산부(예를 들어, 후술하는 가산부(614))와, 상기 정현파에 상기 보정된 가진진폭의 지령값을 곱한 것을 가진토크 지령값으로 하는 곱셈부(예를 들어, 후술하는 곱셈부(615))를 구비하는 것이 바람직하다.
(3) 본 발명에서는 토크 검출기의 검출값 중 가진주파수 성분의 진폭값을 검출하여, 이 진폭값과 가진진폭의 지령값의 편차가 없어지도록 진폭 보정값을 산출하고, 나아가 이 진폭 보정값에 의해 보정된 가진진폭의 지령값을 정현파에 곱함으로써 가진토크 지령값을 산출한다. 그러므로 본 발명에 의하면, 토크 검출기의 검출값에 가진주파수 성분의 다른 주파수 성분이 포함되어 있는 경우에, 토크 검출기의 검출값의 가진주파수 지령 성분의 진폭을 지령대로의 가진진폭으로 안정되게 제어할 수 있다.
(4) 이 경우, 상기 동력계 시스템은, 상기 제어 입력값의 상기 가진 주파수 성분의 진폭값을 검출하여, 당해 진폭값이 소정의 상한 이하로 제한되도록 상기 진폭 보정값을 작은 값으로 보정하는 제어 입력 리미터(예를 들어, 후술하는 토크 전류 진폭 리미터(68B))를 더 구비하는 것이 바람직하다.
(4) 본 발명에 의하면, 제어 입력값의 가진주파수 성분의 진폭값은 가진주파수의 지령값에 따라 정해지는 상한 이하가 되도록 제한된다. 이에 따라, 동력계의 토크를 높은 주파수와 큰 진폭으로 변동시키지 않도록 하고, 나아가 동력계의 영구자석이 감자(減磁)하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 이상과 같이, 가진주파수를 피드백 제어기의 제어대역을 초과하여 변화시킨 경우에도, 지령대로의 주파수 및 진폭으로 안정된 토크의 가진진폭 제어가 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 동력계 시스템으로서의 구동 트레인의 시험 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 실시예 1의 토크제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 종래의 토크제어장치에 의한 토크제어의 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예 1의 토크제어장치에 의한 토크제어의 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예 3의 토크제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 동력계 시스템으로서의 구동 트레인의 시험 시스템에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시형태의 구동 트레인의 시험 시스템(1)의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 도 1에는 FF 구동 방식의 차량의 변속기를 공시체(W)로 한 시험 시스템(1)의 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 공시체(W)는 FR 구동 방식의 차량의 변속기라도 좋다.
시험 시스템(1)은 공시체(W)의 입력축(S1)과 동축에 연결된 입력측 동력계(2)와, 이 입력측 동력계(2)에 대하여 전력을 공급하는 인버터(3)와, 입력측 동력계(2)의 각속도를 검출하는 회전 검출기(4)와, 입력측 동력계(2) 및 공시체(W) 사이의 축 토크를 검출하는 축 토크미터(5)와, 이러한 회전 검출기(4) 및 축 토크미터(5)의 검출값 등에 기초하여 입력측 동력계(2)의 토크를 제어하는 토크제어장치(6)와, 공시체(W)의 출력축(S2)의 양단에 각각 연결된 출력측 동력계(7, 8)를 구비한다.
회전 검출기(4)는 입력측 동력계(2)의 각속도를 검출하고, 검출값에 대략 비례한 신호를 토크제어장치(6)에 송신한다. 축 토크미터(5)는 입력측 동력계(2) 및 공시체(W) 사이의 축(S1)에 작용하는 축 토크를, 예를 들어 축의 비틀림 방향의 왜곡량에서 검출하고, 검출값에 대략 비례한 신호를 토크제어장치(6)에 송신한다.
인버터(3)는 도시하지 않은 직류전원에서 공급된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 입력측 동력계(2)에 공급한다. 토크제어장치(6)는 축 토크미터(5)의 검출값을 피드백으로 하여 인버터(3)의 토크 전류 지령값을 출력한다. 이 토크제어장치(6)의 상세한 구성에 대해서는 후에 각 실시예에서 설명한다.
시험 시스템(1)에서는 입력측 동력계(2)에 의해 실제 엔진을 모방한 구동토크를 발생시켜 이 구동토크를 공시체(W)의 입력축(S1)에 입력하면서, 공시체(W)의 변속 출력을 출력측 동력계(7, 8)에 의해 흡수함으로써, 공시체(W)의 내구성능이나 품질 등이 평가된다.
[실시예 1]
다음으로, 상기 실시형태의 토크제어장치의 실시예 1에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 실시예의 토크제어장치(6)의 구성을 나타내는 블록도이다. 토크제어장치(6)는 도시하지 않은 외부의 연산장치로부터 입력되는 베이스 토크 지령값, 가진주파수 지령값 및 가진진폭 지령값, 및 축 토크미터의 검출값이 입력되면, 인버터의 제어 입력이 되는 토크 전류 지령값을 출력한다. 여기서, 베이스 토크는 실제 엔진을 모방하여 동력계에서 발생시키는 토크 중 엔진의 토크 맥동성분(교류성분)을 제거한 성분에 해당하고, 가진주파수 및 가진진폭은 상기 토크 맥동성분의 주파수 및 진폭에 해당한다.
토크제어장치(6)는 가진토크 지령값을 산출하는 가진토크 지령연산부(61)와, 가진토크 지령값과 베이스 토크 지령값을 합산한 것을 축 토크 지령값으로 하는 축 토크 지령연산부(62)와, 제 1 제어 입력값을 결정하는 축 토크 제어기(63)와, 제 2 제어 입력값을 결정하는 피드 포워드 입력 연산부(64)와, 이러한 제 1 및 제 2 제어 입력값을 합산한 것을 토크 전류 지령값으로 하는 가산부(65)를 구비한다.
축 토크 제어기(63)는 축 토크미터로부터의 축 토크 검출값이 축 토크 지령값이 되도록 제 1 제어 입력값을 결정한다. 이 축 토크 제어기(63)의 축 토크 지령값에 대한 축 토크 검출값의 제어대역의 상한은 입력측 동력계(2)와 공시체(W)로 된 기계계의 제 1 공진주파수 정도(예를 들어, 후술하는 도 3에 나타낸 바와 같이 20[Hz] 정도)로 되어 있다. 따라서, 후에 도 3을 참조하여 설명하는 바와 같이, 축 토크 제어기(63) 만으로는 기계계의 제 1 공진주파수를 초과하는 주파수의 축 토크 지령값에 대하여 충분한 응답성이 얻어질 수 없다. 이 축 토크 제어기(63)에는 PID 제어 또는 μ설계법 등 알려진 피드백 알고리즘에 의해 설계된 것이 이용된다.
피드 포워드 입력 연산부(64)는 하이 패스 필터(High Pass Filter; HPF)이며, 축 토크 지령값에서 소정의 차단주파수 이하의 성분을 제거한 것을 제 2 제어 입력값으로 한다. 이 피드 포워드 입력 연산부(64)의 차단주파수는 상기 축 토크 제어기(63)의 제어대역에 따라, 보다 구체적으로는 예를 들어 제어대역의 상한 근방의 주파수로 설정된다.
가진토크 지령연산부(61)는 기준파 생성부(611)와 축 토크 진폭 검출부(612)와 가진진폭 제어기(613)와 가산부(614)와 곱셈부(615)를 포함하여 구성된다.
기준파 생성부(611)는 가진주파수 지령값의 주파수를 갖는 정현파를 기준파로서 생성한다. 이 기준파의 진폭은, 예를 들어 1로 설정된다.
축 토크 진폭 검출부(612)는 기준파의 한 주기 사이의 축 토크 검출값의 최대값과 최소값의 차이(전파 최고값)를 검출한다.
가진진폭 제어기(613)는 가진진폭 지령값과 축 토크 진폭 검출부(612)에 의해 검출된 전파 최고값의 편차가 없어지도록 진폭 보정값을 산출한다. 보다 구체적으로는, 이 가진진폭 제어기(613)는 가진진폭 지령값에서 전파 최고값을 감산하여 얻어지는 편차에 진폭 제어 게인(K)을 곱하여 적분 연산을 실시한 것을 진폭 보정값으로 한다.
가산부(614)는 가진진폭 지령값에 가진진폭 제어기(613)에 의해 산출된 진폭 보정값을 합산한 것을 가진진폭 지령값의 보정값으로 한다.
곱셈부(615)는 기준파 생성부(611)에 의해 생성된 기준파에 상기 가진진폭 지령값의 보정값을 곱한 것을 가진토크 지령값으로 한다.
이상과 같이 구성된 가진토크 지령연산부(61)에서, 가진토크 지령값을 가진주파수 지령값 및 가진진폭 지령값만으로 정해지는 기준값으로부터 보정하는 동작의 속도는 진폭 제어 게인(K)에 의해 조정된다.
다음으로, 본 실시예의 토크제어장치(6)에 의한 토크제어의 효과에 대하여, 종래의 토크제어장치와 비교하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 종래의 토크제어장치는 상기 실시예의 토크제어장치(6)와 달리, 피드 포워드 입력은 가하지 않고 축 토크 제어기에 의해서만 피드백 제어를 수행하는 것을 말한다. 또한, 종래의 토크제어장치에서는 축 토크 제어기에 입력하는 축 토크 지령값을 오픈 루프 제어, 보다 구체적으로는 본 실시예에서 말하는 가진토크 지령연산부(61)에서 축 토크 진폭 검출부(612) 및 가진진폭 제어기(613)를 제거한 것에 의해 정했다.
도 3은 종래의 토크제어장치에 의한 토크제어의 결과를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 실시예의 토크제어장치에 의한 토크제어의 결과를 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로는, 이러한 도 3, 4의 상단은 축 토크 검출값의 시간 변화를 나타내는 그래프이고, 하단은 가진주파수 지령값의 시간 변화를 나타낸다. 또한, 이러한 도 3, 4의 제어결과는 축 토크 검출값의 최대값 및 최소값이 각각 파선(400[Nm] 및 -200[Nm])에 도달하는 값으로 베이스 토크 지령값 및 가진진폭 지령값을 일정하게 하면서, 가진주파수 지령값을 축 토크 제어기의 제어대역의 거의 상한인 20[Hz]에서 200[Hz]까지 시간에 따라 연속적으로 변화시킨 경우를 나타낸다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 종래의 토크제어장치에서는 축 토크 검출값은 파선으로 나타낸 최대값 및 최소값에 도달하지 않는다. 이것은 종래의 토크제어장치에서는 축 토크 제어기의 제어대역을 초과한 주파수 영역에서는 가진진폭의 지령에 추종된 가진제어를 수행할 수 없음을 의미한다. 이에 대하여, 도 4에 나타낸 바와 같이 본 실시예의 토크제어장치에 의하면, 축 토크 검출값의 최대값 및 최소값은 가진주파수 지령값에 관계 없이 파선에 도달해 있고, 거의 지령대로의 주파수 및 진폭으로 가진제어를 수행할 수 있다.
본 실시예에 의하면 이하의 효과를 나타낸다.
(A) 본 실시예에 의하면 인버터(3)에 입력되는 토크 전류 지령값은 축 토크 제어기(63)에 의해 정해진 제 1 제어 입력값에, 피드 포워드 입력 연산부(64)에 의해 정해진 제 2 제어 입력값을 중첩하는 것에 의해 결정된다. 이에 따라, 축 토크 제어기(63)의 제어대역을 초과하여 가진주파수의 지령값을 변화시킨 경우에도, 토크 전류 지령값에 가진주파수로 변동하는 성분을 포함할 수 있기 때문에, 지령대로의 가진주파수로 입력측 동력계(2)의 토크를 제어할 수 있다. 또한 본 실시예에서는 축 토크 검출값에 기초하여 산출되는 진폭값과 가진진폭 지령값의 편차가 없어지도록 축 토크 제어기(63) 및 피드 포워드 입력 연산부(64)에 입력되는 가진토크 지령값을 그 기준값에서 올린다. 이에 따라, 도 4에 나타낸 바와 같이 지령대로의 가진주파수 및 가진진폭으로 안정되게 입력측 동력계(2)의 토크의 가진진폭 제어가 가능해진다.
(B) 본 실시예에서는 축 토크 검출값의 전파 최고값을 검출하고, 이 전파 최고값과 가진진폭 지령값의 편차가 없어지도록 가진진폭 제어기(613)에 의해 진폭 보정값을 산출하여 가진토크 지령값을 보정한다. 이에 따라, 축 토크 검출값의 전파 최고값이 가진진폭에 도달하도록, 축 토크 제어기(63) 및 피드 포워드 입력 연산부(64)로 입력되는 가진토크 지령값이 기준값에서 올려지므로, 지령대로의 가진주파수 및 가진진폭으로 안정된 토크의 가진진폭 제어가 가능해진다.
[실시예 2]
다음으로, 상기 실시형태의 실시예 2에 대하여 설명한다.
본 실시예의 토크제어장치는 도 2를 참조하여 설명된 실시예 1의 토크제어장치와, 토크 진폭 검출부(612)의 구성만 다르다. 본 실시예의 토크 진폭 검출부는 축 토크 검출값의 가진주파수 성분의 진폭값을 검출한다. 그리고 가진진폭 제어기(613)에서는 가진진폭 지령값과 토크 진폭 검출부에 의해 검출된 가진주파수 성분의 진폭값의 편차가 없어지도록 진폭 보정값을 산출한다.
본 실시예에 의하면 상기 (A)의 효과 이외에 이하의 효과를 나타낸다.
(C) 본 실시예에 의하면 축 토크 검출값에 가진주파수 성분의 다른 주파수 성분이 포함되어 있는 경우에, 축 토크 검출값의 가진주파수 지령 성분의 진폭을 지령대로의 가진진폭으로 안정되게 제어할 수 있다.
[실시예 3]
다음으로 상기 실시형태의 실시예 3에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 실시예의 토크제어장치(6B)의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시예의 토크제어장치(6B)는 도 2를 참조하여 설명한 실시예 1의 토크제어장치(6)와, 가진진폭 제어기(613B)에 토크 전류 지령값의 진폭을 제한하는 토크 전류 진폭 리미터(68B)가 접속되어 있는 점에서 다르다.
토크 전류 진폭 리미터(68B)는 토크 전류 진폭 검출부(681B)와 진폭 제한값 산출부(682B)와 제한입력 연산부(683B)를 구비한다.
토크 전류 진폭 검출부(681B)는 토크 전류 지령값의 가진주파수 성분의 진폭값을 검출한다.
진폭 제한값 산출부(682B)는 가진주파수 지령값 및 토크 전류 진폭 검출부(618B)에 의해 검출된 진폭값에 기초하여, 토크 진폭 제한값을 산출한다. 이 토크 진폭 제한값은 동력계의 영구자석이 감자하는 것을 방지하기 위해 토크 전류 지령값의 가진주파수 성분의 진폭값에 대하여 설정되는 상한에 해당한다. 토크 진폭 제한값은 가진주파수 지령값이 커질수록 작아지도록 설정된다.
제한입력 연산부(683B)는 토크 전류 진폭 검출부(618B)로부터 진폭 제한값 산출부(682B)에 의해 산출된 토크 진폭 제한값을 감산하여 얻어진 값에 토크 전류 진폭 제어 게인(Ki)을 곱함으로써 제한입력을 산출한다.
가진진폭 제어기(613B)는 가진진폭 지령값과 축 토크 진폭 검출부(612)에 의해 검출되는 진폭값의 편차로부터 상기 제한입력을 감산하여 얻어지는 값에 적분 연산을 실시함으로써 진폭 보정값을 산출한다. 이에 따라, 진폭 보정값은 토크 전류 진폭 리미터(68B)로부터의 제한입력을 통해, 토크 전류 지령값의 가진주파수 성분의 진폭값이 소정의 상한 이하로 제한되도록, 보다 작은 값으로 보정된다.
이상과 같이 구성된 토크 전류 진폭 리미터(68B)에서, 토크 전류 지령값이 소정의 상한 이하로 제한하는 동작의 속도는 토크 전류 진폭 제어 게인(Ki)에 의해 조정된다.
본 실시예에 의하면 상기 (A)의 효과 이외에 이하의 효과를 나타낸다.
(D) 본 실시예에서는 토크 전류 진폭 리미터(68B)에 의해 토크 전류 지령값의 가진주파수 성분의 진폭값은 가진주파수 지령값에 따라 정해지는 소정의 상한 이하가 되도록 제한된다. 이에 따라, 입력측 동력계(2)의 토크를 높은 주파수와 큰 진폭으로 변동시키지 않도록 하고, 나아가 동력계의 영구자석이 감자하는 것을 방지할 수 있다.
이상의 설명에서는 토크제어장치의 제어량을 축 토크미터의 검출값으로 한 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 요동식의 동력계를 구비한 동력계 시스템에서는 동력계에 설치된 요동자의 토크암의 선단과 기대(基台) 사이를 로드셀에 의해 연결하고, 이 로드셀에서 검출된 비틀림으로부터 토크가 검출된다. 따라서, 본 발명은 토크제어장치의 제어량을 로드셀의 검출값으로도 할 수 있다.
1: 시험 시스템(동력계 시스템)
W: 공시체
S1: 입력축
2: 입력측 동력계
3: 인버터
5: 축 토크미터(토크 검출기)
6: 토크제어장치
61: 가진토크 지령연산부
611: 기준파 생성부
612: 축 토크 진폭 검출부(토크 진폭 검출부)
613: 가진진폭 제어기
614: 가산부
615: 곱셈부
62: 축 토크 지령연산부(토크 지령연산부)
63: 축 토크 제어기(피드백 제어기)
64: 피드 포워드 입력 연산부
65: 가산부
68B: 토크 전류 진폭 리미터(제어 입력 리미터)

Claims (4)

  1. 공시체의 입력측에 접속된 동력계와,
    상기 동력계에 전력을 공급하는 인버터와,
    상기 공시체 및 상기 동력계로 이루어진 시스템의 제어량으로서의 토크를 검출하는 토크 검출기를 구비한 동력계 시스템에 있어서,
    외부로부터 입력되는 가진주파수 및 가진진폭의 지령값에 기초하여 가진토크 지령값을 산출하는 가진토크 지령연산부와,
    외부로부터 입력되는 베이스 토크 지령값과 상기 가진토크 지령값을 합산한 것을 토크 지령값으로 하는 토크 지령연산부와,
    상기 토크 검출기의 검출값이 상기 토크 지령값이 되도록 제 1 제어 입력값을 결정하는 피드백 제어기와,
    상기 토크 지령값으로부터 소정 주파수 이하의 성분을 제거한 것을 제 2 제어 입력값으로 하는 피드 포워드 입력 연산부와,
    상기 제 1 및 제 2 제어 입력값을 합산한 것을 상기 인버터에 대한 제어 입력값으로 하는 가산부를 구비하고,
    상기 가진토크 지령연산부는, 상기 토크 검출기의 검출값에 기초하여 산출되는 진폭값과 상기 가진진폭의 지령값의 편차가 없어지도록 상기 가진토크 지령값을 산출하는 것을 특징으로 하는 동력계 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가진토크 지령연산부는,
    상기 가진주파수의 지령값에 따른 정현파를 생성하는 기준파 생성부와,
    상기 정현파의 한 주기의 상기 토크 검출값의 전파 최고값을 검출하는 토크 진폭 검출부와,
    당해 전파 최고값과 상기 가진진폭의 지령값의 편차가 없어지도록 진폭 보정값을 산출하는 가진진폭 제어기와,
    상기 가진진폭의 지령값에 상기 진폭 보정값을 합산함으로써 당해 지령값을 보정하는 가산부와,
    상기 정현파에 상기 보정된 가진진폭의 지령값을 곱한 것을 가진토크 지령값으로 하는 곱셈부를 구비한 것을 특징으로 하는 동력계 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가진토크 지령연산부는,
    상기 가진주파수의 지령값에 따른 정현파를 생성하는 기준파 생성부와,
    상기 토크 검출값의 상기 가진주파수 성분의 진폭값을 검출하는 토크 진폭 검출부와,
    당해 진폭값과 상기 가진진폭의 지령값의 편차가 없어지도록 진폭 보정값을 산출하는 가진진폭 제어기와,
    상기 가진진폭의 지령값에 상기 진폭 보정값을 합산함으로써 당해 지령값을 보정하는 가산부와,
    상기 정현파에 상기 보정된 가진진폭의 지령값을 곱한 것을 가진토크 지령값으로 하는 곱셈부를 구비한 것을 특징으로 하는 동력계 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 입력값의 상기 가진주파수 성분의 진폭값을 검출하고, 당해 진폭값이 상기 가진주파수의 지령값에 따라 정해지는 상한 이하로 제한되도록, 상기 진폭 보정값을 작은 값으로 보정하는 제어 입력 리미터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 동력계 시스템.
KR1020147036781A 2012-06-13 2013-06-12 동력계 시스템 KR101521487B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012133992A JP5344067B1 (ja) 2012-06-13 2012-06-13 動力計システム
JPJP-P-2012-133992 2012-06-13
PCT/JP2013/066276 WO2013187453A1 (ja) 2012-06-13 2013-06-12 動力計システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150023524A true KR20150023524A (ko) 2015-03-05
KR101521487B1 KR101521487B1 (ko) 2015-05-19

Family

ID=49758271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147036781A KR101521487B1 (ko) 2012-06-13 2013-06-12 동력계 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9116062B2 (ko)
JP (1) JP5344067B1 (ko)
KR (1) KR101521487B1 (ko)
CN (1) CN104350368B (ko)
WO (1) WO2013187453A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190101490A (ko) * 2017-03-10 2019-08-30 메이덴샤 코포레이션 시험 시스템의 입출력 특성 추정 방법
KR20200111249A (ko) * 2018-02-08 2020-09-28 메이덴샤 코포레이션 시험 시스템의 기계 특성 추정 방법 및 기계 특성 추정 장치

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101577244B1 (ko) * 2012-07-09 2015-12-14 메이덴샤 코포레이션 구동 트레인의 시험 시스템
JP5673727B2 (ja) 2013-04-26 2015-02-18 株式会社明電舎 トルク指令生成装置
JP5776731B2 (ja) * 2013-06-19 2015-09-09 株式会社明電舎 ドライブトレインの試験システム
JP5800001B2 (ja) * 2013-10-07 2015-10-28 株式会社明電舎 ダイナモメータシステム
AT515712B1 (de) * 2014-04-16 2019-04-15 Seibt Kristl & Co Gmbh Verfahren zur Nachbildung des Fahrzeugverhaltens und Fahrzeugprüfstand
JP6492514B2 (ja) * 2014-10-10 2019-04-03 シンフォニアテクノロジー株式会社 パワートレイン試験装置
JP6044649B2 (ja) * 2015-01-19 2016-12-14 株式会社明電舎 ダイナモメータシステムの制御装置
JP6738011B2 (ja) * 2015-04-20 2020-08-12 シンフォニアテクノロジー株式会社 パワートレイン試験装置
JP6168126B2 (ja) * 2015-11-09 2017-07-26 株式会社明電舎 ダイナモメータシステムのダイナモ制御装置及びそのエンジン始動方法
WO2018016628A1 (ja) * 2016-07-22 2018-01-25 株式会社明電舎 軸トルク制御装置
US10520395B2 (en) * 2016-08-17 2019-12-31 Horiba Instruments Incorporated Test stands for electric motor to be connected to front end accessory drive of internal combustion engine
JP6775398B2 (ja) * 2016-12-02 2020-10-28 東洋電機製造株式会社 制御装置
JP6826938B2 (ja) * 2017-04-06 2021-02-10 東洋電機製造株式会社 制御装置
JP6497408B2 (ja) * 2017-04-14 2019-04-10 株式会社明電舎 電気慣性制御装置
JP6465164B2 (ja) * 2017-06-20 2019-02-06 株式会社明電舎 機械特性推定方法
JP6390774B1 (ja) 2017-09-13 2018-09-19 株式会社明電舎 動力計制御装置
US11150150B2 (en) 2018-09-07 2021-10-19 Meidensha Corporation Dynamometer control device
JP6660038B1 (ja) 2018-11-05 2020-03-04 株式会社明電舎 軸トルク制御装置
JP6737363B1 (ja) 2019-02-28 2020-08-05 株式会社明電舎 動力計制御装置
JP6729767B1 (ja) 2019-06-19 2020-07-22 株式会社明電舎 試験システム
JP7257940B2 (ja) * 2019-11-25 2023-04-14 東洋電機製造株式会社 制御装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6186631A (ja) * 1984-10-04 1986-05-02 Nishishiba Denki Kk 動力伝達機構の試験装置
CN1010126B (zh) * 1985-05-31 1990-10-24 株式会社岛津制作所 振动型测力器
JP3019986B2 (ja) * 1991-05-24 2000-03-15 ジヤトコ・トランステクノロジー株式会社 車両駆動系試験装置
JP3448937B2 (ja) * 1994-01-25 2003-09-22 神鋼電機株式会社 振動制御装置
JP4016582B2 (ja) 2000-08-25 2007-12-05 株式会社明電舎 動力伝達系の試験装置
JP4766039B2 (ja) 2007-11-30 2011-09-07 株式会社明電舎 エンジンベンチシステムの制御方式
JP2011078192A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Meidensha Corp 電動機の制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190101490A (ko) * 2017-03-10 2019-08-30 메이덴샤 코포레이션 시험 시스템의 입출력 특성 추정 방법
KR20200111249A (ko) * 2018-02-08 2020-09-28 메이덴샤 코포레이션 시험 시스템의 기계 특성 추정 방법 및 기계 특성 추정 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP5344067B1 (ja) 2013-11-20
US20150142341A1 (en) 2015-05-21
JP2013257234A (ja) 2013-12-26
CN104350368B (zh) 2015-09-30
US9116062B2 (en) 2015-08-25
WO2013187453A1 (ja) 2013-12-19
CN104350368A (zh) 2015-02-11
KR101521487B1 (ko) 2015-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101521487B1 (ko) 동력계 시스템
US10151666B2 (en) Torque command generation device
US10041858B2 (en) Dynamometer control device and method for estimating moment of inertia using same
US9013131B2 (en) Real-time servo motor controller based on a load weight
JP6168126B2 (ja) ダイナモメータシステムのダイナモ制御装置及びそのエンジン始動方法
EP3249806B1 (en) Control device for rotating electrical machine
JP5098736B2 (ja) 車両速度制御装置
TWI501540B (zh) 電動機控制裝置
US9517704B2 (en) Apparatus for controlling rotary machine
KR101784716B1 (ko) 다이나모미터 시스템의 제어 장치
JP2009284676A (ja) モータを用いた駆動系の捩り振動制振制御方法
WO2015186616A1 (ja) シャシーダイナモメータの制御装置
JP2010120453A (ja) 外乱振動抑制制御器
JP5812229B1 (ja) シャシーダイナモメータの制御装置
JPWO2015005222A1 (ja) 電動パワーステアリング制御装置
RU2606210C2 (ru) Устройство регулирования для устранения помех в сети
JP5200713B2 (ja) 動力計測システムの速度制御方法とその装置
JP2010093961A (ja) モータ制御装置
KR20200039696A (ko) 전자적으로 정류된 전기 모터의 작동 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180504

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190503

Year of fee payment: 5