JPH01283080A - 電導機の速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はＰＩＤ演算手段を含む電動機の速度制御装置に
関する。

（従来の技術） 従来のＰＩＤ演算手段を含む電動機の速度制御装置の一
例を第４図に示す。即ち、１は一次遅れ手段たる差動積
分回路であり、これには、図示はしないが、電動機の速
度に応じた周波数のパルスを発生するロータリエンコー
ダからの正転パルスＰａ及び逆転パルスｐｂが与えられ
るようになっている。２はＰＩＤ演算手段であり、これ
は比例積分回路３及び微分回路４から構成されている。

而して、上記構成において、ＰＩＤ演算手段２に例えば
第５図（ａ）で示すような正の速度指令信号ｖＲ本が与
えられると、これに応じてＰＩＤ演算手段２がトルク指
令信号Ｔ本を出力し、このトルク指令信号ＴＸに基づい
て電動機が正回転される。従って、ロークリエンコーダ
は、第５図（ｂ）で示すように正転パルスＰａを発生す
るが、第５図（ｃ）で示すように逆転パルスｐｂは発生
しない。これにより、差動積分回路１は反転入力端子（
−）に入力された正転パルスＰａのみを不完全積分して
第５図（ｄ）で示すように正のアナログ信号−の速度信
号Ｖｓを出力する。この速度信号Ｖｓの平均電圧は電動
機の速度（回転数）に比例したものとなる。そして、こ
の速度信号ＶｓはＰＩＤ演算手段２に与えられるので、
そのＰＩＤ演算手段２は、速度指令信号ｖＲ京及び速度
信号Ｖｓから速度偏差を演算し且つ比例積分することに
よって、第５図（ｅ）で示すように、トルク指令信号丁
寧を出力する。従って、電動機はこのトルク指令信号丁
寧に基づいて速度制御されるようになる。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の構成では、電動機を例えば５ｒｐ′　ｍ以下
の低速度で回転させる場合、第５図（ｂ）で示す正転パ
ルスＰａの周波数が非常に低ぐなるので、これを不完全
積分した速度信号Ｖｓは第５図（ｄ）で示すようにリッ
プル分の多いアナログ信号となる。この速度信号Ｖｓが
微分回路４に与えられると、リップル分がその微分回路
４を形成するコンデンサによって増幅されることになり
、結果として、第５図（Ｃ）で示すようにトルク指令信
号丁寧は大きなスパイク成分を含む信号として生ずるこ
とになる。そして、このようなスパイク成分を含むトル
ク指令信号丁寧に基づいて電動機が低速度で回転される
と、その電動機はステップ状に回転することになって円
滑な運転が行なわれなくなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、電動機に低速度においても円滑な運転を行なわせるこ
とができる電動機の速度制御装置を提供するにある。

〔発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の電動機の速度制御装置は、電動機の速度に応じ
た周波数のパルスを発生するパルス発生手段を設け、こ
のパルス発生手段からのパルスを不完全積分して速度信
号を出力する一次遅れ手段を設け、この一次遅れ手段の
速度信号と速度指令信号とを演算してトルク指令信号を
出力するＰＩＤ演算手段を設け、電動機の速度に応じて
一次遅れ手段の時定数若しくはＰＩＤ演算手段の微分ゲ
インを変化させるパラメータ切換手段を設ける構成に特
徴を有する。

（作用） 本発明の電動機の速度制御装置によれば、パラメータ切
換手段は、電動機の速度を低速度と判断した時には、一
次遅れ手段の時定数を大とし若しくはＰＩＤ演算手段の
微分ゲインを小とするように変化させるようになって、
時定数を大とする前者の場合には速度信号が滑らかにな
り、微分ゲインを小とする後者の場合には速度信号に含
まれるリップル分をそれほど増幅することがなくなり、
従って、いずれの場合でもトルク指令信号を滑らかなも
のにすることができる。

（実施例） 以下本発明の第１の実施例につき第１図及び第２図を参
照しながら説明する。

先ず、第１図に従って電気的構成について述べる。１０
は電動機であり、これにはパルス発生手段たるロークリ
エンコーダ１１が連結されている。

このロータリエンコーダ１１は、電動機１０の速度に比
例した周波数のパルスを出力するもので、電動機１０の
正回転時には第１の出力端子から正転パルスＰａを出力
し逆回転時には第２の出力端子から逆転パルスｐｂを出
力するようになっている。１２は一次遅れ手段即ち周波
数−電圧変換手段たる差動積分回路であり、これは、演
算増幅器１３、抵抗１４乃至１９．コンデンサ２０及び
２１を備えている。そして、演算増幅器１３の反転入力
端子（−）及び非反転入力端子（十）は抵抗１４及び１
５を介してロータリエンコーダ１１の第１及び第２の出
力端子に夫々接続されている。

更に、演算増幅器１３の非反転入力端子（＋）は抵抗１
６．ＩＴの直列回路を介してアースされ、この直列回路
に並列にコンデンサ２０が接続されている。又、演算増
幅器１３の反転入力端子（−）と出力端子との間にはコ
ンデンサ２１が接続され、このコンデンサ２１に並列に
抵抗１８．１９の直列回路が接続されている。２２はＰ
ＩＤ演算手段であり、これは比例積分回路２３及び微分
回路２４から構成されている。比例積分回路２３は演算
増幅器２５．抵抗２６．２７及びコンデンサ２８を備え
ている。そして、演算増幅器２５においてその非反転入
力端子（＋）はアースされ、反転入力端子（−）は抵抗
２６に接続されているとともに、その反転入力端子（−
）と出力端子との間には抵抗２７及びコンデンサ２８の
直列回路が接続されている。微分回路２４は抵抗２９．
３０及びコンデンサ３１を備えている。そして、抵抗２
９に並列に抵抗３０及びコンデンサ３１の直列回路が接
続され、抵抗２９．３０の共通接続点は演算増幅器１３
の出力端子に接続され、抵抗２９．コンデンサ３１の共
通接続点は演算増幅器２５の反転入力端子（＝）に接続
されている。３２は電力変換回路であり、その入力端子
は演算増幅器２５の出力端子に接続され、出力端子は電
動機１０の界磁巻線に接続されている。この電力変換回
路３２は、後述するようにトルク指令信号Ｔ本が人力さ
れると、そのトルク指令信号１京に応じた電力を電動機
１０の界磁巻線に供給するようになっている。３３はパ
ラメータ切換手段たるマイクロコクピユータであり、そ
の人力ポートは前記ロータリエンコーダ１１の第１及び
第２の出力端子に接続されている。このマイクロコンピ
ュータ３３は、抵抗１６及び１８に夫々並列に接続され
た出力スイッチたるリレースイッチ３４及び３５を備え
ており、入力される正転パルスＰａ、Ｐｂから電動機１
０の速度を判断してこれに応じてリレースイッチ３４．
３５を後述するようにオン、オフさせるようになってい
る。

次に、本実施例の作用につき第２図をも参照して説明す
る。

先ず、比例積分回路２３における演算増幅器２５の反転
入力端子（−）に抵抗２６を介して第２図（ａ）に示す
如く正（＋）の速度指令信号ｖＲ京が与えられると、比
例積分回路２３はこの速度指令信号ＶＲ京に応じたトル
ク指令信号Ｔ束を出力するようになり、電力変換回路３
２はこのトルク指令信号Ｔ本に応じて電動機１０の界磁
巻線に電力を供給する。これにより、電動機１０は正回
転を行なうようになり、ロータリエンコーダ１１は第１
の出力端子から第２図（ｂ）で示すように電動機１０の
速度に比例した正転パルスＰａを出力する。この場合、
電動機１０が正回転していることにより、ロータリエン
コーダ１１は第２図（Ｃ）で示すように第２の出力端子
からは逆転パルスｐｂを出力しない。そして、この正転
パルスＰａはマイクロコンピュータ３３に与えられるよ
うになり、マイクロコンピュータ３３はこの正転パルス
Ｐａの周波数若しくは周期を７Ｉ＃１定して電動機１０
の速度を検出する。これにより、マイクロコンピュータ
３３は、検出速度が設定速度（例えば５ｒｐｍ）以下か
否かを判断するもので、設定速度以下即ち低速度と判断
した時にはリレースイッチ３４．３５をオフさせ、設定
速度を超える即ち高速度と判断した時にはリレースイッ
チ３４゜３５をオンさせるようになっている。従って、
低速度時にはリレースイッチ３４．３５がオフすること
により抵抗１６．１８が抵抗１７．１９に直列に接続さ
れて有効化され、高速度時にはリレースイッチ３４．３
５がオンすることにより抵抗１６．１８が短絡されて無
効化されるものであり、差動積分回路１２の時定数は低
速度時の方が高速度時よりも大になる。

而して、マイクロコンピュータ３３が例えば低速度と判
断した場合には、差動積分回路１２の時定数は島速度時
よりも大となるので、差動積分回路１２は、その大なる
時定数をもって演算増幅器１３の反転入力端子（−）に
与えられる正転パルスＰａを不完全積分することにより
周波数−電圧変換を行なうようになって、第２図（ｄ）
で示すように負（−）のアナログ信号の速度信号Ｖｓを
出力する。従って、この速度信号Ｖｓは差動積分回路１
２の時定数の大なる分だけり、ソプル分が少なくなって
滑らかなものとなる。この速度信号■Ｓは微分回路２４
に与えられるので、ＰＩＤ演算手段２２は前述の速度指
令信号ｖＲ京と速度信号Ｖｓとの速度偏差を検出してこ
れを比例積分することにより第２図（ｅ）で示すように
トルク指令信号Ｔ末を出力する。従って、このトルク指
令信号Ｔ本はスパイク成分を含まない滑らかなものとな
る。そして、このトルク指令信号Ｔ寡は電力変換回路３
２に与えられるので、その電力変換口ンδ３２はトルク
指令信号Ｔ１に応じた電力を電動機１０の界磁巻線に供
給するようになり、以て、電動機１０は速度指令信号ｖ
Ｒ８に基づく低速度に制御されるものである。

尚、マイクロコンピュータ３３が高速度と判断した場合
には、リレースイッチ３４．３５がオンされることによ
り抵抗１６．１８が短絡されて無効化されるので、差動
積分回路１２の時定数は従来と同様に小となり、不完全
積分による遅れが少なくなる。

又、電動機１０を逆回転させる場合には、負の速度指令
信号ＶＲ本が抵抗２６を介して演算′増幅器２５の反転
入力端子（−）に与えられ、これに応じて電動機１０が
逆回転してロータリエンコーダ１１が逆転パルスｐｂを
出力し、差動積分回路１２がリレースイッチ３４及び３
５のオン、オフに応じた時定数で逆転パルスｐｂを不完
全積分して正のアナログ信号からなる速度信号Ｖｓを出
力し、これらの速度指令信号ｖＲ本及び速度信号■Ｓに
基づいてＰＩＤ演算手段２２がトルク指令信号Ｔ寡を出
力することになる。

このような本実施例によれば、次のような効果を奏する
ものである。即ち、マイクロコンピュータ３３が電動機
１０の速度が低速度（例えば５ｒｐｍ以下）と判断した
場合には、リレースイッチ３４．３５をオフさせること
により抵抗１６，１８を有効化し、以て、差動積分回路
１２の時定数が高速度時よりも大になるように切換えら
れるので、差動積分回路１２から出力される速度信号Ｖ
Ｓはリップル分の少ない滑らかなものとなり、従って、
ＰＩＤ演算手段２２から出力されるトルク指令信号１京
もスパイク成分を含まない滑らかなものとなり、電動機
１０をステップ状に回転させることな（円滑に低速度運
転させることができる。

更に、マイクロコンピュータ３３が電動機１０の速度が
高速度と判断した場合には、リレースイッチ３４．３５
をオンさせることにより抵抗１６゜１８を無効化させ、
以て、差動積分回路１２の時定数が低速度時より小とな
るように即ち従来と同等となるように切換えられるので
、差動積分回路１２から出力される速度信号Ｖｓに不完
全積分による遅れが少なくなり、従って、通常運転時た
る高速度運転時の応答性が損なわれることはない。

第３図は本発明の第２の実施例であり、第１図と同一部
分には同一符号を付して示し、以下具なる部分について
述べる。

即ち、差動積分回路１２における抵抗１６，１８が省略
され、代りに、微分回路２４におけるコンデンサ３１に
直列にコンデンサ３６が接続され（即ち抵抗２９に並列
に抵抗３０．コンデンサ３１及び３６の直列回路が接続
され）、コンデンサ３６に並列にリレースイッチ３４が
接続されている。

而して、マイクロコンピュータ３３が電動機１０の速度
が低速度（例えば５ｒｐｍ以下）と判断した場合には、
リレースイッチ３４をオフさせてコンデンサ３１にコン
デンサ３６を直列に接続してそのコンデンサ３６を有効
化するようになり、従って、ＰＩＤ演算手段２２におけ
る微分回路２４の微分ゲインが高速度時よりも小となる
。これにより、電動機１０の低速度時に差動積分回路１
２から出力される速度信号Ｖｓにリップル分が含まれて
いても、このリップル分は微分回路２４によってはそれ
ほど増幅されることはなくなり、結果として、ＰＩＤ演
算手段２２から出力されるトルク指令信号１京はスパイ
ク成分を含まない滑らかなものとなる。

従って、この第２の実施例によっても第１の実施例同様
の効果を得ることができる。

尚、第１の実施例では差動積分回路１２に抵抗１６．１
８及びリレースイッチ３４．３５を設けるようにしたが
、代りに、コンデンサ２０．２１とは別に二個のコンデ
ンサを設は且つリレースイッチ３４．３５とは別にこれ
らとはオン、オフ動作が逆の二個のリレースイッチを設
けて、コンデンサ２０．２１に夫々並列に別のコンデン
サとリースイッチとの直列回路を接続する構成として差
動積分回路１２の時定数を切換えるようにしてもよい。

その他、本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ限
定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜
変形して実施し得ることは勿論である。

［発明の効果］ 本発明の電動機の速度制御装置は以上説明したように、
電動機の低速度時及び高速度時とで一次遅れ手段の時定
数若しくはＰＩＤ演算手段の微分ゲインを変化させるパ
ラメータ切換手段を設けるようにしたので、電動機の低
速度時におけるトルク指令信号をスパイク成分を含まな
い滑らかなものになし得て、電動機を円滑に低速度運転
し得るとともに、電動機の高速度運転時には応答性が損
なわれることがないという優れた効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す電気的構成説明図
、第２図は同各部の信号波形図であり、第３図は本発明
の第２の実施例を示す第１図相当図であり、そして、第
４図及び第５図は従来例を示す第１図及び第２図相当図
である。 図面中、１０は電動機、１１はロータリエンコーダ（パ
ルス発生手段）、１２は差動積分回路（一次遅れ手段）
、２２はＰＩＤ演算手段、２３は比例積分回路、２４は
微分回路、３２は電力変換回路、３３はマイクロコンピ
ュータ（パラメータ切換手段）を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電動機の速度に応じた周波数のパルスを発生するパ
   ルス発生手段と、このパルス発生手段からのパルスを不
   完全積分して速度信号を出力する一次遅れ手段と、この
   一次遅れ手段の速度信号と速度指令信号とを演算してト
   ルク指令信号を出力するＰＩＤ演算手段と、前記電動機
   の速度に応じて前記一次遅れ手段の時定数若しくは前記
   ＰＩＤ演算手段の微分ゲインを変化させるパラメータ切
   換手段とを具備してなる電動機の速度制御装置。