JP3246101B2 - 直流分巻電動機自動制御装置用の界磁電流自動測定方法 - Google Patents
直流分巻電動機自動制御装置用の界磁電流自動測定方法Info
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- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は直流電動機の自動制御装
置に係り、特に、界磁電流供給回路に過電圧が発生した
りハンティングする恐れがなく、所望される電動機回転
速度に対応する適切な界磁電流を自動的に供給できる、
回転速度対界磁電流テーブル作成に最適な直流分巻電動
機自動制御装置用の界磁電流自動測定方法に関する。
置に係り、特に、界磁電流供給回路に過電圧が発生した
りハンティングする恐れがなく、所望される電動機回転
速度に対応する適切な界磁電流を自動的に供給できる、
回転速度対界磁電流テーブル作成に最適な直流分巻電動
機自動制御装置用の界磁電流自動測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の産業機械、例えば、熱圧延装置の
圧延ロールや連続鋳造装置における引抜ロールの駆動に
用いられる、サイリスタレオナード等直流分巻電動機
（以下電動機と略称する）の自動制御装置における界磁
電流の制御は例えば、図６に示すように構成されてい
る。図６において、１１はこの界磁電流制御機能を含む
制御装置であって、負荷２０、例えば熱圧延装置の圧延
ロールに結合した電動機６の回転速度指令を出力してい
る。この回転速度指令によって電機子電圧制御機能１２
において電機子電圧が作成され電動機６の電機子巻線６
Ａに供給されている。電機子電圧制御機能１２はサーボ
機能と電力出力機能を含め示していて、電機子電圧を適
切に維持するとともに負荷に対応した電機子電流を供給
している。また、回転速度指令は電動機６に結合しその
回転速度を計測する回転速度センサー７から伝送される
電動機６の回転速度信号と比較し偏差成分が動作信号と
して積分機能を備えた第１の増幅機能１４に入力してい
る。増幅機能１４の出力は電動機６の界磁巻線６Ｆに供
給される界磁電流値と比較し偏差成分が積分機能を備え
た第２の増幅機能１５に入力している。増幅機能１５の
出力は第３の増幅機能１９によって電力増幅されて界磁
巻線６Ｆに界磁電流を供給している。この界磁電流値は
前述したように第２の増幅機能１５の入力にフィードバ
ックしている。
圧延ロールや連続鋳造装置における引抜ロールの駆動に
用いられる、サイリスタレオナード等直流分巻電動機
（以下電動機と略称する）の自動制御装置における界磁
電流の制御は例えば、図６に示すように構成されてい
る。図６において、１１はこの界磁電流制御機能を含む
制御装置であって、負荷２０、例えば熱圧延装置の圧延
ロールに結合した電動機６の回転速度指令を出力してい
る。この回転速度指令によって電機子電圧制御機能１２
において電機子電圧が作成され電動機６の電機子巻線６
Ａに供給されている。電機子電圧制御機能１２はサーボ
機能と電力出力機能を含め示していて、電機子電圧を適
切に維持するとともに負荷に対応した電機子電流を供給
している。また、回転速度指令は電動機６に結合しその
回転速度を計測する回転速度センサー７から伝送される
電動機６の回転速度信号と比較し偏差成分が動作信号と
して積分機能を備えた第１の増幅機能１４に入力してい
る。増幅機能１４の出力は電動機６の界磁巻線６Ｆに供
給される界磁電流値と比較し偏差成分が積分機能を備え
た第２の増幅機能１５に入力している。増幅機能１５の
出力は第３の増幅機能１９によって電力増幅されて界磁
巻線６Ｆに界磁電流を供給している。この界磁電流値は
前述したように第２の増幅機能１５の入力にフィードバ
ックしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな界磁電流制御方法によると、二段の積分機能を備え
た増幅機能が接続されているために、応答遅れが大き
く、従って、負荷変動時等においては供給界磁電流値が
オーバーシュートする場合があるという問題点があっ
た。本発明は上記従来のものの課題（問題点）を解決
し、電動機（直流分巻電動機）の応答性が良く、安定な
回転速度制御を可能にする直流分巻電動機の自動制御装
置に最適な回転速度対界磁電流テーブル作成のための直
流分巻電動機自動制御装置用の界磁電流自動測定方法を
提供することを目的としている。
うな界磁電流制御方法によると、二段の積分機能を備え
た増幅機能が接続されているために、応答遅れが大き
く、従って、負荷変動時等においては供給界磁電流値が
オーバーシュートする場合があるという問題点があっ
た。本発明は上記従来のものの課題（問題点）を解決
し、電動機（直流分巻電動機）の応答性が良く、安定な
回転速度制御を可能にする直流分巻電動機の自動制御装
置に最適な回転速度対界磁電流テーブル作成のための直
流分巻電動機自動制御装置用の界磁電流自動測定方法を
提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に基づく直流分巻電動機自動制御装置用の界
磁電流自動測定方法においては、直流分巻電動機の自動
制御装置において、無負荷状態の前記直流分巻電動機に
対し、前記直流分巻電動機の電機子に、当該直流分巻電
動機のベース回転速度から最高回転速度までの回転速度
に応じて予め設定された電圧を供給し、前記ベース回転
速度から最高回転速度までの間において一定ピッチで自
動変化する回転速度指令値を積分機能を備えた増幅機能
により構成される制御要素に入力し、界磁電流値を操作
量として前記直流分巻電動機の回転速度を自動制御し、
前記一定ピッチ毎の前記直流分巻電動機の各指令回転速
度における界磁電流値を自動測定し、各指令回転速度に
対応する界磁電流値を順次自動記録するようにした。
に、本発明に基づく直流分巻電動機自動制御装置用の界
磁電流自動測定方法においては、直流分巻電動機の自動
制御装置において、無負荷状態の前記直流分巻電動機に
対し、前記直流分巻電動機の電機子に、当該直流分巻電
動機のベース回転速度から最高回転速度までの回転速度
に応じて予め設定された電圧を供給し、前記ベース回転
速度から最高回転速度までの間において一定ピッチで自
動変化する回転速度指令値を積分機能を備えた増幅機能
により構成される制御要素に入力し、界磁電流値を操作
量として前記直流分巻電動機の回転速度を自動制御し、
前記一定ピッチ毎の前記直流分巻電動機の各指令回転速
度における界磁電流値を自動測定し、各指令回転速度に
対応する界磁電流値を順次自動記録するようにした。
【０００５】
【作用】本発明は、上述のように構成し機能するように
したので、各指令回転速度に対応する界磁電流値を記す
テーブルが容易に作成される。従って、電動機の回転速
度指令信号に対応して、この発明に基づいて作成したテ
ーブルから界磁電流値を読みだし、界磁電流制御信号と
することによって、応答性が良く、安定な電動機（直流
分巻電動機）の回転速度制御が可能になる。
したので、各指令回転速度に対応する界磁電流値を記す
テーブルが容易に作成される。従って、電動機の回転速
度指令信号に対応して、この発明に基づいて作成したテ
ーブルから界磁電流値を読みだし、界磁電流制御信号と
することによって、応答性が良く、安定な電動機（直流
分巻電動機）の回転速度制御が可能になる。
【０００６】
【実施例】本発明に基づく直流分巻電動機（電動機と略
称する）自動制御装置用の界磁電流自動測定方法を図を
参照して詳細に説明する。図１は本発明を適用する機能
構成例を示していて、従来の技術で説明した図６と共通
の要素機能は同一の符号を付している。また、図１に示
す各要素機能のうち機構装置と電動機６の電機子６Ａ、
界磁巻線６Ｆに電流を供給する電力関係及び電流値計測
信号のアナログ信号部以外はコンピュータに組込まれた
機能を示している。図１において、１はこの電動機の回
転速度制御機能を含むシステム制御用の制御機能を示し
ている。電動機６を無負荷状態にし、かつ、制御機能１
によってこの回転速度制御機能が測定モードに設定され
ると、計測信号作成機能２に測定開始信号を出力する。
また、制御機能１から出力される測定開始信号は電機子
電圧制御機能１０に入力する。電機子電圧制御機能１０
によって電動機６のベース回転速度から最高回転速度ま
でカバーする予め設定された所定値の電機子電圧が作成
され電動機６の電機子巻線６Ａに供給されている。計測
信号作成機能２から出力される回転速度指令信号は電動
機６に結合し、その回転速度を計測する回転速度センサ
ー７から伝送される電動機６の回転速度信号と比較し、
偏差成分が積分機能を備えた第１の増幅機能４に入力し
ている。回転速度指令信号はまた、記録機能３に入力し
ている。第１の増幅機能４の出力は電動機６の界磁巻線
６Ｆに供給される界磁電流値と比較し、偏差成分が第２
の増幅機能５に入力している。増幅機能５の出力はゲー
ト信号作成機能８でゲート信号を作成し、このゲート信
号をサイリスタ整流回路を備えた出力機能９に入力して
サイリスタを制御している。出力機能９は界磁巻線６Ｆ
に界磁電流を供給している。この界磁電流値は前述した
ように第２の増幅機能５の入力にフィードバックしてい
る。また、界磁電流値は記録機能３に入力している。図
１においては、電動機６に結合される負荷機構及び電力
関連回路とその要素機器等本発明の説明に直接関連しな
い回路関係の図示は省略している。
称する）自動制御装置用の界磁電流自動測定方法を図を
参照して詳細に説明する。図１は本発明を適用する機能
構成例を示していて、従来の技術で説明した図６と共通
の要素機能は同一の符号を付している。また、図１に示
す各要素機能のうち機構装置と電動機６の電機子６Ａ、
界磁巻線６Ｆに電流を供給する電力関係及び電流値計測
信号のアナログ信号部以外はコンピュータに組込まれた
機能を示している。図１において、１はこの電動機の回
転速度制御機能を含むシステム制御用の制御機能を示し
ている。電動機６を無負荷状態にし、かつ、制御機能１
によってこの回転速度制御機能が測定モードに設定され
ると、計測信号作成機能２に測定開始信号を出力する。
また、制御機能１から出力される測定開始信号は電機子
電圧制御機能１０に入力する。電機子電圧制御機能１０
によって電動機６のベース回転速度から最高回転速度ま
でカバーする予め設定された所定値の電機子電圧が作成
され電動機６の電機子巻線６Ａに供給されている。計測
信号作成機能２から出力される回転速度指令信号は電動
機６に結合し、その回転速度を計測する回転速度センサ
ー７から伝送される電動機６の回転速度信号と比較し、
偏差成分が積分機能を備えた第１の増幅機能４に入力し
ている。回転速度指令信号はまた、記録機能３に入力し
ている。第１の増幅機能４の出力は電動機６の界磁巻線
６Ｆに供給される界磁電流値と比較し、偏差成分が第２
の増幅機能５に入力している。増幅機能５の出力はゲー
ト信号作成機能８でゲート信号を作成し、このゲート信
号をサイリスタ整流回路を備えた出力機能９に入力して
サイリスタを制御している。出力機能９は界磁巻線６Ｆ
に界磁電流を供給している。この界磁電流値は前述した
ように第２の増幅機能５の入力にフィードバックしてい
る。また、界磁電流値は記録機能３に入力している。図
１においては、電動機６に結合される負荷機構及び電力
関連回路とその要素機器等本発明の説明に直接関連しな
い回路関係の図示は省略している。
【０００７】図１に示した構成機能の働きを、図２、図
３、図４をも参照して説明する。図２には動作フロー
を、図３は横軸に時間を示し、縦軸には横軸に示す時間
の流れに対応して計測信号作成機能２から出力される回
転速度指令信号をそれぞれ示している。制御機能１が測
定モードに設定されると、制御機能１からは計測信号作
成機能２と電機子電圧制御機能１０とに測定開始信号を
出力する。測定開始信号を入力した計測信号作成機能２
は図２、図３に示すように、時刻ｔ1 にこの電動機のベ
ース回転速度を指定する回転速度ｎ1 を示す回転速度指
令信号を記録機能３と積分機能を備えた第１の増幅機能
４に出力する。第１の増幅機能４は、その入力部で回転
速度指令信号と回転速度センサー７から伝送される電動
機６の回転速度信号とを比較し、偏差成分を増幅し積分
している。第１の増幅機能４の出力信号は積分機能を備
えた第２の増幅機能５に入力している。第２の増幅機能
５は入力部で第１の増幅機能４の出力信号と電動機６の
界磁巻線６Ｆに供給される界磁電流値とを比較し、偏差
成分を増幅し積分している。増幅機能５の出力はゲート
信号作成機能８で予め設定された条件に従ってゲート信
号を作成し、サイリスタ整流回路を備えた出力機能９に
入力してサイリスタを制御する。出力機能９は界磁巻線
６Ｆに界磁電流を供給している。この界磁電流値は前述
したように第２の増幅機能５の入力にフィードバックし
ている。また、測定開始信号を入力した電機子電圧制御
機能１０は、電動機６の電機子巻線６Ａに予め設定され
た所定の電圧および電流を供給するサイリスタ整流回路
とフィードバック制御機能を備えていて、所定値の電機
子電圧を電動機６の電機子巻線６Ａに供給する。従っ
て、電動機６は回転速度ｎ1 で安定に回転する。界磁電
流値はまた記録機能３に入力しているので、記録機能３
に入力している回転速度指令信号ｎ1 に対応させて記録
する。さらに計測信号作成機能２は時刻ｔ2 に回転速度
指令信号ｎ2 を出力し上述と同様に記録装置に回転速度
指令信号ｎ2 を記録する。また、回転速度指令信号ｎ2
に従って回転する電動機６に供給される界磁電流値がこ
の回転数ｎ2 に対応して記録装置３に記録される。上述
の動作が継続して時刻ｔn に電動機６の最高回転速度ｎ
n が計測信号作成機能２から出力され、その回転速度と
ともにその回転速度における界磁電流値が記録機能３に
記録される。最高回転速度ｎn における界磁電流値がそ
の回転速度信号とともに記録されると、測定モードは完
了する。従って、図４に示すような電動機の回転速度ｎ
1 からｎn までの界磁電流特性曲線が、計測信号作成機
能２に設定された条件に従った計測ピッチで記録され、
回転速度対界磁電流特性を示すテーブルが記録機能３に
作成記録される。記録機能３に記録される回転速度対界
磁電流特性テーブルの記録回転速度ピッチはこのシステ
ム実稼働時に必要な電動機回転速度の制御精度によって
決定されるが、条件が許せばピッチを粗くしてその間隙
回転速度における界磁電流値は直線近似による演算処理
によって得るようにしても良い。
３、図４をも参照して説明する。図２には動作フロー
を、図３は横軸に時間を示し、縦軸には横軸に示す時間
の流れに対応して計測信号作成機能２から出力される回
転速度指令信号をそれぞれ示している。制御機能１が測
定モードに設定されると、制御機能１からは計測信号作
成機能２と電機子電圧制御機能１０とに測定開始信号を
出力する。測定開始信号を入力した計測信号作成機能２
は図２、図３に示すように、時刻ｔ1 にこの電動機のベ
ース回転速度を指定する回転速度ｎ1 を示す回転速度指
令信号を記録機能３と積分機能を備えた第１の増幅機能
４に出力する。第１の増幅機能４は、その入力部で回転
速度指令信号と回転速度センサー７から伝送される電動
機６の回転速度信号とを比較し、偏差成分を増幅し積分
している。第１の増幅機能４の出力信号は積分機能を備
えた第２の増幅機能５に入力している。第２の増幅機能
５は入力部で第１の増幅機能４の出力信号と電動機６の
界磁巻線６Ｆに供給される界磁電流値とを比較し、偏差
成分を増幅し積分している。増幅機能５の出力はゲート
信号作成機能８で予め設定された条件に従ってゲート信
号を作成し、サイリスタ整流回路を備えた出力機能９に
入力してサイリスタを制御する。出力機能９は界磁巻線
６Ｆに界磁電流を供給している。この界磁電流値は前述
したように第２の増幅機能５の入力にフィードバックし
ている。また、測定開始信号を入力した電機子電圧制御
機能１０は、電動機６の電機子巻線６Ａに予め設定され
た所定の電圧および電流を供給するサイリスタ整流回路
とフィードバック制御機能を備えていて、所定値の電機
子電圧を電動機６の電機子巻線６Ａに供給する。従っ
て、電動機６は回転速度ｎ1 で安定に回転する。界磁電
流値はまた記録機能３に入力しているので、記録機能３
に入力している回転速度指令信号ｎ1 に対応させて記録
する。さらに計測信号作成機能２は時刻ｔ2 に回転速度
指令信号ｎ2 を出力し上述と同様に記録装置に回転速度
指令信号ｎ2 を記録する。また、回転速度指令信号ｎ2
に従って回転する電動機６に供給される界磁電流値がこ
の回転数ｎ2 に対応して記録装置３に記録される。上述
の動作が継続して時刻ｔn に電動機６の最高回転速度ｎ
n が計測信号作成機能２から出力され、その回転速度と
ともにその回転速度における界磁電流値が記録機能３に
記録される。最高回転速度ｎn における界磁電流値がそ
の回転速度信号とともに記録されると、測定モードは完
了する。従って、図４に示すような電動機の回転速度ｎ
1 からｎn までの界磁電流特性曲線が、計測信号作成機
能２に設定された条件に従った計測ピッチで記録され、
回転速度対界磁電流特性を示すテーブルが記録機能３に
作成記録される。記録機能３に記録される回転速度対界
磁電流特性テーブルの記録回転速度ピッチはこのシステ
ム実稼働時に必要な電動機回転速度の制御精度によって
決定されるが、条件が許せばピッチを粗くしてその間隙
回転速度における界磁電流値は直線近似による演算処理
によって得るようにしても良い。
【０００８】測定モードが完了し、この電動機６を含む
システムが稼働状態になると、制御機能１は稼働モード
に設定される。また、図１に示した機能構成は図５に示
す機能構成に切換えられる。図５に示す要素機能の符号
は図１と同一である。図５において、この電動機６を含
むシステムの条件に対応して、制御機能１が回転速度指
令信号を出力すると記録機能３は指令された回転速度に
対応する界磁電流値を読み出し、フィードバックされる
界磁電流値と比較し、偏差信号を積分機能を備えた増幅
機能５に入力する。増幅機能５の出力はゲート信号作成
機能８、出力機能９を制御して界磁電流を界磁巻線６Ｆ
に供給する。また、制御機能１から出力される回転速度
指令信号は電機子電圧制御機能１０に入力し、電機子電
圧制御機能１０は所定の電圧を電機子巻線６Ａに供給す
る。従って、電動機６は指令された回転速度で負荷２０
の回転を駆動する。
システムが稼働状態になると、制御機能１は稼働モード
に設定される。また、図１に示した機能構成は図５に示
す機能構成に切換えられる。図５に示す要素機能の符号
は図１と同一である。図５において、この電動機６を含
むシステムの条件に対応して、制御機能１が回転速度指
令信号を出力すると記録機能３は指令された回転速度に
対応する界磁電流値を読み出し、フィードバックされる
界磁電流値と比較し、偏差信号を積分機能を備えた増幅
機能５に入力する。増幅機能５の出力はゲート信号作成
機能８、出力機能９を制御して界磁電流を界磁巻線６Ｆ
に供給する。また、制御機能１から出力される回転速度
指令信号は電機子電圧制御機能１０に入力し、電機子電
圧制御機能１０は所定の電圧を電機子巻線６Ａに供給す
る。従って、電動機６は指令された回転速度で負荷２０
の回転を駆動する。
【０００９】上述の説明は本発明に基づく基本的な実施
例を示したものであって種々応用改変することができ
る。例えば、上述の実施例においては、アナログ機能以
外をコンピュータ処理によって実行するように説明した
が、適切にハード回路によって構成するようにしても良
い。また、制御機能１から出力される信号の種類と状態
は、計測信号作成機能２、電機子電圧制御機能１０に構
成する特性条件に対応して適切に設定すれば良い。ま
た、電動機制御システムの要素機能の構成状態に対応し
て計測時における構成を改変できることは当然である。
例を示したものであって種々応用改変することができ
る。例えば、上述の実施例においては、アナログ機能以
外をコンピュータ処理によって実行するように説明した
が、適切にハード回路によって構成するようにしても良
い。また、制御機能１から出力される信号の種類と状態
は、計測信号作成機能２、電機子電圧制御機能１０に構
成する特性条件に対応して適切に設定すれば良い。ま
た、電動機制御システムの要素機能の構成状態に対応し
て計測時における構成を改変できることは当然である。
【００１０】
【発明の効果】本発明は上述したように機能するように
したので、次に示すような優れた効果を有する。直流
分巻電動機の回転速度対界磁電流値特性をベース回転速
度から最高回転速度まで一定ピッチにて容易速やかに自
動計測できる。直流分巻電動機の負荷運転に際して計
測した回転速度対界磁電流値特性によって応答性良く安
定に制御ができる。計測し、記憶された回転速度対界
磁電流値テーブルを使用することによって界磁巻線回路
に過電圧を発生する恐れがない。
したので、次に示すような優れた効果を有する。直流
分巻電動機の回転速度対界磁電流値特性をベース回転速
度から最高回転速度まで一定ピッチにて容易速やかに自
動計測できる。直流分巻電動機の負荷運転に際して計
測した回転速度対界磁電流値特性によって応答性良く安
定に制御ができる。計測し、記憶された回転速度対界
磁電流値テーブルを使用することによって界磁巻線回路
に過電圧を発生する恐れがない。
【図１】本発明を適用する機能構成例を示す概要ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明を説明する概要フロー図である。
【図３】本発明を説明する回転速度指令信号の時間変化
図である。
図である。
【図４】本発明を説明する電動機の回転速度対界磁電流
値特性図である。
値特性図である。
【図５】本発明によって得られた回転速度対界磁電流値
特性を適用する電動機制御装置の機能構成例を示す概要
ブロック図である。
特性を適用する電動機制御装置の機能構成例を示す概要
ブロック図である。
【図６】従来の電動機制御装置の機能構成例を示す概要
ブロック図である。
ブロック図である。
１：制御機能 ２：計測信号作成機能 ３：記録機能 ４、５：増幅機能 ６：電動機 ６Ａ：電機子巻線 ６Ｆ：界磁巻線 ８：ゲート信号作成機能 ９：出力機能 １０：電機子電圧制御機能
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/00 - 5/26 H02P 7/00 - 7/34 G05D 13/62 G05B 23/02 301 G05D 13/62
Claims (1)
- 【請求項１】 直流分巻電動機の自動制御装置におい
て、無負荷状態の前記直流分巻電動機に対し、前記直流
分巻電動機の電機子に、当該直流分巻電動機のベース回
転速度から最高回転速度までの回転速度に応じて予め設
定された電圧を供給し、前記ベース回転速度から最高回
転速度までの間において一定ピッチで自動変化する回転
速度指令値を積分機能を備えた増幅機能により構成され
る制御要素に入力し、界磁電流値を操作量として前記直
流分巻電動機の回転速度を自動制御し、前記一定ピッチ
毎の前記直流分巻電動機の各指令回転速度における界磁
電流値を自動測定し、各指令回転速度に対応する界磁電
流値を順次自動記録するようにしたことを特徴とする直
流分巻電動機自動制御装置用の界磁電流自動測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18869393A JP3246101B2 (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | 直流分巻電動機自動制御装置用の界磁電流自動測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP18869393A JP3246101B2 (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | 直流分巻電動機自動制御装置用の界磁電流自動測定方法 |
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| JPH0731177A JPH0731177A (ja) | 1995-01-31 |
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Family Applications (1)
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1993
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0731177A (ja) | 1995-01-31 |
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