KR920022636A

KR920022636A - 회전 펄스 인코더를 사용하여 극히 저속의 범위에서 전기 모터의 속도를 제어하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR920022636A
Application number: KR1019920008521A
Authority: KR
Inventors: 데쯔오 야마다; 다쯔오기 마쯔모또; 마사유끼 모리
Original assignee: 이노구마 도끼히사; 가부시끼가이샤 메이덴샤
Priority date: 1991-05-20
Filing date: 1992-05-20
Publication date: 1992-12-19
Also published as: EP0514847A2; EP0514847B1; DE69218826T2; US5325460A; KR950014759B1; TW221535B; DE69218826D1; EP0514847A3

Abstract

내용 없음.

Description

회전 펄스 인코더를 사용하여 극히 저속의 범위에서 전기 모터의 속도를 제어하기 위한 시스템 및 방법

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제5도는 본 발명에 따른 모터 속도 제어 시스템의 제로 속도 관측장의 일반적인 개념을 설명하기 위한 회로블럭도,

제6도는 제5도에 도시한 제로 속도 관측자의 개념이 응용될 수 있는 본 발명에 따른 모터 속도 제어 시스템의 제1 양호한 실시예를 설명하기 위한 회로 블럭도,

제7도는 본 발명에 따른 모터 속도 제어 시스템의 제2 양호한 실시예를 설명하기 위한 회로 블럭도,

제8도는 본 발명에 따른 모터 속도 제어 시스템의 제2실시예의 필수부분을 설명하기 위한 회로 블럭도,

제9도는 본 발명에 따른 모터 속도 제어 시스템의 제3실시예의 필수 부분을 설명하기 위한 회로 블럭도,

제10도는 본 발명에 따른 모터 속도 제어 시스템의 제4실시예의 필수 부분을 설명하기 위한 회로 블럭도.

Claims

모터 속도를 제어하기 위한 시스템에 있어서, 전기모터, 모터의 회전 속도를 검출하고, 검출된 회전 속도에 따른 일련의 펄스를 발생시켜 출력하기 위한 상기 전기 모터의 회전 축 주변에 부착된 속도 검출기, 및 부하 평가값상의 최하 명령 외란 관측자를 사용하는 모터 속도 평가 관측자를 포함하고 상기 최하 명령 외란 관측자가 속도 제어 주기 시스템 및 속도 검출 주기 시스템의 이산 시스템 모델로 변환되고, 모터 속도 평가 관측자가 속도 검출기로부터 유도된 펄스들의 펄스 간격으로 모터 속도를 평가하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 모터 속도 평가 관측자가, 토크 명령과 부하 토크 평가 값사이의 편차를 수신하고 모델의 모터 속도의 출력 평가 값을 유도하기 위해 관측자 모델 머신 시상수에 대해 적분하는 제1계산 블럭, 속도 검출기로부터 유도된 각각의 펄스 간격에 대해 제1계산 블럭으로부터 유도된 관측자 모델 출력 평가 값으로부터의 평균값을 유도하는 제2계산 블럭, 제2계산 블럭에 의해 유도된 출력 평균 값과 속도 검출기로부터 유도된 펄스들 중 하나가 발생될 때마다 유도된 평균 값 사시의 편차를 계산하는 제1편차 블럭, 부하 토크 평가 값을 유도하기 위해 관측자 이득에 의해 제1편차 블럭으로부터 유도된 편차 값을 곱하는 관측자 이득 블럭, 제1계산 블럭의 모델 평가 값과 제1편차 값 블럭의 편차 값 사이의 편차를 유도하는 제2편차 블럭, 제2편차 블럭으로부터의 편차 값과 속도 세트 값 사이의 편차 값을 수신하고 선정된 이득으로 편차 값을 증폭하는 속도 증폭기, 및 상기 속도 증폭기의 출력과 관측자 이득 블럭으로부터 유도된 부하 평가 값을 가산하는 제1가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제2항에 있어서, 현재의 제어주기(i)에서의 토크명령[τ_M※(i)]와 현재의 검출기 펄스 주기(j)에서 관측자 이득 블럭으로부터 유도된 부하 토크 평가값[τ_L(j)]사이의 편차를 유도하는 제3편차 블럭을 포함하고, 상기 제1계산 블럭이 제어주기(Ts)를 모델 시상수 T_M※로 나눈(즉, Ts/T_M※)분할 블럭, Z_i-1로서 적분하는 적분자, 및 상기 모터 속도 평가 값[n_M(i)]를 출력하기 위해 상기 적분자의 출력 적분값에 분할 블럭의 출력 값을 가산하는 제2가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제3항에 있어서, 상기 제2계산 블럭이 n_M, (j)=[∑n_M, (i)]j/n(j)와 같이 계산하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제4항에 있어서, 상기 제1편차 블럭이 n_M, (i)-n_M(j)와 같이 계산하고, 상기 편차 값이 제2편차 블럭의-입력 단부 및 상기 관측자 이득 블럭의 한 입력 단부에 공급되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제4항에 있어서, 상기 제2편차 블럭이 n_M(i)=n_M, (i)-n_M, (j)+n_M(j)와 같이 계산되고, 상기 제2편차 블럭의 상기 편차 값이 상기 검출된 속도 값의 궤환 신호로서 속도 세트 값[n_M※(i)]와 상기 제2편차 블럭으로 부터 편차값[n_M(i)]사이를 벗어나는 제4편차 블럭의 -입력 단부에 공급되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제6항에 있어서, 상기 속도 증폭기 상기 제4편차 블럭의 편차 값을 K_WC인 선정된 이득으로 증폭하여 상기 증폭된 출력을 제1가산기에 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제7항에 있어서, 상기 제1가산기가 상기 제3편차 블럭으로부터 상기 편가 부하 토크 값[τ_L(j)]에 대산 속도 증폭기의 증폭된 출력의 가산 결과로 부터 토크명령[τ_M※(i)]를 유도하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제8항에 있어서, 부하토크(τ_L)과 부하 토크 명령(τ_M※)사이를 벗어나고 상기 편차 출력 값을 모터에 공급하는 제5편차 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제9항에 있어서, 상기 속도 검출기가 회전 펄스 인코더이고, 상기 모터 속도의 평균 값이 n_M=60/ppㆍ1/Tp(여기서, pp는 펄스 인코더의 회전당 펄스 수이고, Tp는 상기 펄스 인코더로부터 발생된 펄스들의 주기를 나타내며, n은 상기 모터 속도의 평균 값을 나타낸다)와 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제10항에 있어서, 속도 검출기로 부터의 펄스들 중 임의의 하나가 발생될 때 제2계산 블럭으로부터 유도된 평균 속도 값을 출력 펄스들에 기초하여 유도된 평균 값과 비교하고, 제2계산 블럭으로부터 유도된 평균 속도값을 제1편차 블럭의 + 및 -입력 단부에 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제11항에 있어서, 상기 제3계산 블럭이 제2계산 블럭으로부터 유도된 평균 평가 속도 값[n_M, (j)]의 제1펄스입력[n_M, (l)]을 펄스 인코더의 출력 펄스에 기초하여 유도된 평균 속도값[n_M(j)]인 제1펄스 입력[n_M(l)]과 비교하여 n_M, (l)＜n_M(l)일 때 선정된 비트를 출력하는 비교기, 펄스 인코더로부터 유도된 펄스들을 모니터하고, 제1펄스[n_M(l)]만을 출력하는 펄스 체커, 비교기로부터의 선정된 비트 출력 및 n_M(l)로 부터 논리적 AND를 취하는AND회로, 및 제2계산 블럭의 출력 평가 속도 값 신호[n_M, (j)]를 AND회로로부터 논리적 AND 신호에 응답하여 제1편차 블럭의 -입력 단부에 접속하는 릴레이 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제10항에 있어서, 모터 속도가 선정된 제로 속도 범위내일 때 펄스 인코더로부터 유도된 펄스중 어느 것도 선정된 주기 시간 동안 발생되지 않는지의여부를 결정하고, 펄스 인코더로부터 유도된 펄스들 중 어느 것도 선정된 제로 속도 범위내인 모터 속도 중의 선정된 주기 시간동안 발생되지 않았다는 것을 결정할 때 펄스 인코더로부터의 펄스들에 기초하여 유도된 평균값이 0이라는 것을 결정하므로써 제1편차 블럭이 제2계산 블럭[n_M, (j)]로부터 유도된 평균 값을 출력하는 제3계산 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제13항에 있어서, 상기 제3계산 블럭이 적분 출력(n_Mn^-1)을 유도하기 위해 펄스 인코더의 출력 펄스들에 기초하여 유도된 평균 값[n_Mn (j)]를 적분하는 다른 적분자, 적분 출력(n_Mn^-1)을 선정된 시간 주기에 대응하는 기준 값(n_MZ※)와 비교하여 n_Mn^-1＜n_MZ※일 때 선정된 비트를 출력하는 제1비교기, 제어주기(i)를 나타내는 기준클럭으로부터의 펄스들의 수를 계수하고, 펄스 인코더의 출력 펄스들에 기초하여 유도된 평균값[n_Mn(j)]를 나타내는 펄스가 상승할 때 리세트되는 카운터, 카운터의 카운트된 출력(n_c)를 제로속도 계수 값(n_z)와 비교하여 n_z＜n_c일 때 선정된 비트를 출력하는 제2비교기, 카운터를 리세트하는데 사용된 상승 펄스와 선정된 비트 사이에서 논리적 OR를 취하는 OR회로, 각각의 제1 및 제2 비교기로부터의 선정된 비트들 사이에서 논리적 AND를 취하는 AND회로, 및 n=0라는 것을 나타내는 단자를 AND회로의 출력 AND 신호에 응답하여 제1편차 블럭의-입력 단부에 접속되는 릴레이 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서, 제1비교기의 상기 기준 값(n_MZ※)가 모터의 속도 비율이 1/2000인 제로 속도 범위 내인 모터 속도의 평균 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 시스템.
제15항에 있어서, 상기 제로 속도 카운트 값(n_z)가, 모터 속도가 모터 속도 비율인 1/2000을 나타낼 때 4를 곱한 펄스 인코더로부터 유도딘 펄스들의 펄스 주기의 카운트 값보다 긴 것을 나타내는 카운터의 카운트 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 시스템.
제10항에 있어서, 후속 펄스중 하나가 펄스 인코더로부터 유도된 모터 속도의 평균 속도 값을 나타낼때까지 각각의 제어 주기동안 예상 모터 속도를 계산하는 예상 속도 계산 블럭, 제2편차 블럭으로부터 속도 평가 값을 수신하며, 제2편차 블럭으로 부터의 평가 값이 예상 속도 값보다 클 때 선정된 온 신호를 출력하고, 제2편차 블럭으로 부터의 평가 값이 예상 속도 값보다 작거나 동일할 때 선정된 오프 신호를 출력하는 비교기, 제4편차 블럭의-입력 단부를 비교로부터의 선정된 온 신호에 응답하여 예상된 속도 계산 블럭에 접속하고 제4편차 블럭의-입력 단부를 비교기로부터의 선정된 오프신호에 응답하는 제2편차 블럭의 속도 평가 값에 접속하는 스위칭 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제17항에 있어서, 상기 예상 속도 계산 블럭이 n(i)=60/ppㆍ1/iㆍTs[rpm](여기서, pp가 펄스 인코더의 회전당 펄스들의 수를 나타내고, Ts가 제어주기를 나타낸다)과 같이 예상 속도 값[n(i)]를 계산하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제3항에 있어서, 상기 계산 블럭이 j와 j+1 사이의 시간에서 설정된 아래 식을 사용하여

(여기서,

시간 순서에서 모델 출력 평가 값,와 j사이의 타이밍 편차 간격, Ts가 속도 제어 주기를 나타내고, △TE가 j와 (j-1, n)사이의 시간차를 나타낸다) 모델 출력 평가 값[n_M, (i)]의 평균값[n_M, (j)]를 계산하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제19항에 있어서, 관측자 이득 블럭이와 같은 검출 속도에 따라 관측자 이득(Kc)를 변환시키는 가변 이득 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제19항에 있어서, 상기 관측자 이득 블럭이 Kc=1/n과 같은 검출 속도에 따라 관측자 이득(Kc)를 변화시키는 가변 이득 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
모터의 회전 축이 선정된 각으로 회전할 때마다 펄스를 출력하는 회전 펄스 인코더를 갖고, 출력 펄스의 펄스 간격이 시스템의 속도 제어 주기보다 길도록 정해진 극히 저속의 범위에서 전기 모터의 모터 속도를 제어하기 위한 시스템에 있어서, 토크 명령 및 부하 토크 평가 값에 기초하여 모터 모델의 모터 속도의 평가 값를 계산하는 제1계산 블럭,, 여기서, i가 속도 제어 주기를 나타내고, j가 펄스 인코더의 펄스 간격을 나타낸다)와 같은 각각의 펄스 간격에서 모터 속도의 평균 값를 계산하는 제2계산 블럭, 제2계산 블럭으로 부터 유도된 모터 속도의 평균 값와 펄스 인코더의 펄스들에 기초하여 유도된 모터 속도의 평균 값사이를 벗어나는 제1편차 블럭, 제1편차 블럭의 출력 값[n_M, (i)와의 값을 유도하기 위해 제1편차 블럭의 편차 출력사이를 벗어나는 제2편차 블럭, 제1편차 블럭의 편차 출력으로부터 평가된 부하 토크 값를 출력하는 비례 이득 관측자, 및 부하 토크 명령[τ_M※(i)]와 비례 이득 관측자로부터의 부하 평가값사이를 벗어나는 제3편차 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
모터의 회전 축이 선정된 각으로 회전할 때마다 펄스를 출력하는 회전 펄스 인코더를 갖고, 출력 펄스의 펄스를 간격이 시스템의 속도 제어 주기보다 길도록 정해진 극히 저속의 범위에서 전기 모터의 모터 속도를 제어하기 위한 방법에 있어서, a) 토크 명령 및 부하 노크 평가 값에 기초하여 모터 모델의 모터 속도의 평가 값[,(j)] 를 계산하는 단계, b), (여기서, i가 속도 제어 주기를 나타내고, j가 펄스 인코더의 펄스 간격을 나타낸다)와 같은 각각의 펄스 간격에서 모터 속도의 평균 값를 계산하는 단계, c) 단계 b)에서 유도된 모터 속도의 평균 값를 펄스 인코더의 펄스들에 기초하여 유도된 모터 속도의 평균 값사시에 제1편차 출력을 제공하는 단계, d) 단계 a)에서 유도된 출력 값와 n_M(i)인 값을 유도하기 위해 단계 c)의 편차 출력 사이에 제2편차 출력을 제공하는 단계, e) 단계 c)의 제1편차 출력으로부터 평가된 부하토크 값를 출력하는 단계, 및 f) 부하 토크 명령[τ_M※(i)와 단계 e)에서 유도된 부하 평가 값사이에 제3편차 출력을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.