JPH04317578A - 電動機の速度制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、鉄鋼プラン
トにおける圧延ロール、製紙プラントにおける抄紙機、
電動式産業用ロボットのアームのような負荷機械を駆動
する電動機（直流電動機、誘導電動機、同期電動機など
）の速度制御装置に関するものである。

【０００２】特に、電動機、トルク伝達機構及び負荷機
械からなる機械系を純粋な１つの積分要素として近似し
た「機械系モデル」を付加して、トルク伝達機構の剛性
が低い場合でも、速度制御の応答周波数を高くすること
ができ、かつ、高い安定性を実現することができる電動
機の速度制御装置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来例の構成を図９を参照しながら説明
する。図９は、例えば特願昭６３−２９４６６４号に示
された従来の電動機の速度制御装置を示すブロック図で
ある。図９において、１は速度基準信号発生回路、２は
第１の制御回路、３は第２の制御回路、４は機械系モデ
ル、６は第３の制御回路、７は電力変換回路、８は直流
電動機、９は速度検出器、１０はトルク伝達機構、１１
は負荷機械である。

【０００４】つぎに、前述した従来例の動作を図９を参
照しながら説明する。まず、第２の制御回路３及び機械
系モデル４を省略した場合について説明する。第１の基
準トルクτ１が、第１の制御回路２によって出力される
。すなわち、速度基準信号発生回路１から出力された基
準速度信号と、速度検出器９から出力された実速度信号
との偏差に基づいて、第１の基準トルクτ１が生成され
て第３の制御回路６に供給される。なお、通常、第１の
制御回路２ではＰＩ制御演算が行われる。

【０００５】つづいて、制御信号が第３の制御回路６に
よって出力される。すなわち、第３の制御回路６では、
直流電動機８の発生トルクが第１の基準トルクτ１に追
随するように電力変換回路７を動作させる制御信号が発
生され、電力変換回路７に供給される。

【０００６】このように、直流電動機８の速度をフィー
ドバック制御する速度制御系が、高い安定性と高い応答
周波数を得ることができるということで知られている。 なお、直流電動機８の電機子電流は、発生トルクにほぼ
比例するので、速度制御の応答性の向上を図るために、
通常、第３の制御回路６の内部に電流フィードバックル
ープが構成される。

【０００７】この場合は、第１の制御回路２から出力さ
れた第１の基準トルクτ１を係数倍して得られる電流基
準と、図示しない電流検出器から出力された電機子電流
との偏差に基づいて、直流電動機８の発生トルクが第１
の基準トルクτ１に追随するように電力変換回路７を動
作させる制御信号が発生され、電力変換回路７に供給さ
れる。

【０００８】この電流マイナーループは、トルク制御ル
ープとして動作し、この電流マイナーループの応答周波
数が速度制御ループの応答周波数の数倍以上となるよう
に、第３の制御回路６を設計すると、高い安定性を有す
る速度制御系を実現できることが知られている。また、
第１の制御回路２の出力側に制限回路（リミッタ）を設
けると、直流電動機８に供給される電機子電流の最大値
を設定することが可能である。

【０００９】ところで、直流電動機８に機械的なトルク
伝達機構１０を介して負荷機械１１を連結した場合、ト
ルク伝達機構１０の剛性が十分高ければ、直流電動機８
、トルク伝達機構１０及び負荷機械１１から構成される
機械系は等価的に１つの剛体とみなせるので、前述した
従来の速度制御装置を用いても高い応答周波数の速度制
御が可能である。

【００１０】しかしながら、実際には、負荷機械１１と
直流電動機８との速度比を可変にする目的などのために
、トルク伝達機構１０に１段又は多段のギア（歯車装置
）が設けられていることが多い。さらに、これらのギア
には、通常、ガタ（バックラッシ）があるため、ギアが
接しているときと、離れているときとでは、前述した機
械系の特性は大きく変化する。

【００１１】例えば、仮に負荷機械１１の慣性モーメン
トが直流電動機８の慣性モーメントの９倍であるとする
と、速度制御装置から見た機械系の慣性モーメントは、
ギアが接しているときは１０×Ｊｍ（Ｊｍは直流電動機
８の慣性モーメントである。）であり、離れているとき
は１×Ｊｍである。

【００１２】ところが、従来の速度制御装置における第
１の制御回路２は、機械系のギアは接しているものとし
て設計されるので、何等かの原因でギアが離れると、そ
のときの速度制御系の応答周波数がギアが接していると
きの１０倍となる。その結果、ギアが離れた状態では速
度制御系は応答周波数が高くなりすぎて不安定になる場
合がある。

【００１３】このような状態で、負荷機械１１の加減速
運転が行われると、ギアの接触、非接触が周期的に発生
し、大振幅の衝撃トルクが直流電動機８及びトルク伝達
機構１０に印加される。このため、直流電動機８及びト
ルク伝達機構１０の機械的疲労が問題となる。

【００１４】また、トルク伝達機構１０の剛性が低い場
合には、速度制御系の応答周波数を上げようとすると、
機械共振によって安定な速度制御ができないことが知ら
れている。

【００１５】このように、トルク伝達機構１０の剛性が
低い場合や、ギアが使用される場合は、第１の制御回路
２のみを有する速度制御装置を用いて仕様を満足する応
答周波数をもった速度制御の実現が困難であった。特に
、製紙プラントにおける抄紙機のように、負荷機械１１
の慣性モーメントが直流電動機８の慣性モーメントと比
較して非常に大きい場合には、上記の理由から速度制御
の応答周波数を高くすることができないという問題があ
った。

【００１６】そこで、この問題を解決するための１つの
手段として、第２の制御回路３及び機械系モデル４が付
加された。次に、これら第２の制御回路３及び機械系モ
デル４の動作について説明する。

【００１７】まず、第２の基準トルクτ２が、第２の制
御回路３によって発生される。すなわち、速度基準信号
発生回路１から出力された基準速度信号ωｍｓと、機械
系モデル４から出力されたモデル速度信号ωとの偏差に
基づいて、第２の基準トルクτ２が生成され、機械系モ
デル４及び第３の制御回路６に供給される。

【００１８】また、機械系モデル４は１つの積分器で構
成され、この積分器の時定数は直流電動機８、トルク伝
達機構１０及び負荷機械１１の慣性モーメントの総和を
時定数に換算した値に設定される。そこで、第２の制御
回路３を基準速度信号ωｍｓの変化に対するモデル速度
信号ωの応答が、仕様を満足するように設計すると、第
２の基準トルクτ２は機械系の剛性を無限大の１つのマ
スとみなしたときに、直流電動機８が発生すべきトルク
となる。

【００１９】次に、第１の制御回路２は、ギアの接触、
非接触といった機械系の状態の変化によらず速度制御系
の安定性が保たれるように、制御ゲインの値を下げて設
計する。

【００２０】つづいて、第３の制御回路６によって、第
１の制御回路２から出力された第１の基準トルクτ１と
、第２の制御回路３から出力された第２の基準トルクτ
２とを合わせた最終基準トルクτｍｓに直流電動機８の
発生トルクが追随するように、電力変換回路７を動作さ
せる制御信号が発生されて、電力変換回路７に供給され
る。

【００２１】この結果、基準速度信号ωｍｓの変化に対
し、仕様を満足するような応答周波数をもった速度制御
系が得られる。このとき、第２の基準トルクτ２は速度
検出器９から出力される実速度信号によって変化しない
ので、機械系の状態の変化によらず速度制御の安定性が
保たれる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
電動機の速度制御装置では、負荷機械１１の慣性モーメ
ントが一定の場合、基準速度の変化に対しては、仕様を
満足するような応答周波数の速度制御が可能である。

【００２３】しかしながら、負荷トルクが変動するよう
な場合は、第２の基準トルクτ２は負荷トルクが変動し
ても変化しないので、負荷トルク変動に対する速度制御
系の応答性は、第１の制御回路２によって決まってしま
う。ところが、前述したように、第１の制御回路２は安
定性の問題から、制御ゲインの値を下げて設計されるの
で、負荷トルク変動に対しては、従来の電動機の速度制
御装置では応答性を上げることが困難であるという問題
点があった。

【００２４】特に、圧延プラントにおいては、鋼板かみ
こみ時のインパクトドロップが小さいことが要求される
が、鋼板かみこみ時には急激な負荷トルク変動が生じる
ため、負荷トルク変動に対する高い応答性が要求される
。しかも、圧延プラントでは、通常、機械系の剛性が低
く、速度制御の応答を上げようとすると機械共振による
振動を生じるという問題点があった。

【００２５】さらに、電動式産業ロボットのように、負
荷機械１１であるアームの慣性モーメントがアームの位
置によって大きく変化する場合は、機械系モデル４の積
分時定数が一定であることから、基準速度の変化に対し
てもアームの位置によって、速度制御系の応答が変化し
てしまうという問題点があった。

【００２６】この発明は、前述した問題点を解決するた
めになされたもので、機械系の剛性が低く場合でも、基
準速度変化のみならず負荷トルク変化に対しても、速度
制御の応答周波数を高くすることができ、さらに、負荷
機械の慣性モーメントが変化するような場合でも、速度
制御系の応答を一定に保つことができる電動機の速度制
御装置を得ることを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電動機の
速度制御装置は、次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕　　電動機、負荷機械及びトルク伝達機構を１つ
の積分要素として近似しモデル速度を出力する機械系モ
デル。 〔２〕　　前記電動機の基準速度及び実速度に基づいて
第１の基準トルクを出力する第１の制御手段。 〔３〕　　前記基準速度及びモデル速度に基づいて第２
の基準トルクを出力する第２の制御手段。 〔４〕　　前記実速度及びモデル速度に基づいて補正ト
ルクを出力する補正トルク演算手段。 〔５〕　　前記第１の基準トルク、第２の基準トルク、
及び補正トルクに基づいて前記電動機を制御する第３の
制御手段。

【００２８】

【作用】この発明においては、機械系モデルによって、
電動機、負荷機械及びトルク伝達機構が１つの積分要素
として近似されモデル速度が出力される。また、第１の
制御手段によって、電動機の基準速度及び実速度に基づ
いて第１の基準トルクが出力される。さらに、第２の制
御手段によって、前記基準速度及びモデル速度に基づい
て第２の基準トルクが出力される。またさらに、補正ト
クル演算手段によって、前記実速度及びモデル速度に基
づいて補正トルクが出力される。そして、第３の制御手
段によって、前記第１の基準トルク、第２の基準トルク
、及び補正トルクに基づいて前記電動機が制御される。

【００２９】

【実施例】

実施例１．この発明の実施例１の構成を図１、図２、図
３、図４及び図５を参照しながら説明する。図１は、こ
の発明の実施例１の全体を示すブロック図であり、速度
基準信号発生回路１〜機械系モデル４、電力変換回路７
〜負荷機械１１は上述した従来装置のものと全く同一で
ある。

【００３０】図１において、この発明の実施例１は、上
述した従来装置のものと全く同一のものと、入力側の一
方が機械系モデル４に接続されかつ入力側の他方が速度
検出器９に接続された補正トクル演算回路５と、入力側
が第１の制御回路２、第２の制御回路３及び補正トクル
演算回路５に接続されかつ出力側が電力変換回路７に接
続された第３の制御回路６Ａとから構成されている。

【００３１】ところで、この発明の第１の制御手段は、
前述したこの発明の実施例１では第１の制御回路２から
構成され、この発明の第２の制御手段は、実施例１では
第２の制御回路３から構成され、この発明の補正トクル
演算手段は、実施例１では補正トクル演算回路５から構
成され、この発明の第３の制御手段は、実施例１では第
３の制御回路６Ａ及び電力変換回路７から構成されてい
る。

【００３２】図２は、この発明の実施例１の第１の制御
回路２の詳細な構成を示すブロック図である。図２にお
いて、第１の制御回路２は、通常、ＰＩ型の制御回路と
呼ばれ、速度基準信号発生回路１に接続された入力端子
２１、速度検出器９に接続された入力端子２２と、これ
ら入力端子２１、２２に接続された減算器２３と、この
減算器２３に接続された積分器２４と、減算器２３に接
続された係数器２５と、積分器２４及び係数器２５に接
続された加算器２６と、この加算器２６に接続された制
限回路２７と、この制限回路２７に接続された出力端子
２８とから構成されている。

【００３３】図３は、この発明の実施例１の第２の制御
回路３の詳細な構成を示すブロック図である。図３にお
いて、第２の制御回路３は、通常、ＩＰ型の制御回路と
呼ばれ、速度基準信号発生回路１に接続された入力端子
３１と、機械系モデル４に接続された入力端子３２と、
入力端子３１、３２に接続された減算器３３と、この減
算器３３に接続された積分器３４と、入力端子３２に接
続された係数器３５と、積分器３４及び係数器３５に接
続された減算器３６と、この減算器３６に接続された制
限回路３７と、この制限回路３７に接続された出力端子
３８とから構成されている。

【００３４】図４は、この発明の実施例１の機械系モデ
ル４と、補正トクル演算回路５の詳細な構成を示すブロ
ック図である。図４において、補正トクル演算回路５は
、速度検出器９に接続された入力端子５１と、機械系モ
デル４に接続された入力端子５２と、入力端子５１、５
２に接続された減算器５３と、この減算器５３に接続さ
れた微分器５４と、減算器５３に接続された係数器５５
と、微分器５４及び係数器５５に接続された加算器５６
と、この加算器５６に接続された出力端子５７とから構
成されている。

【００３５】図５は、この発明の実施例１の第３の制御
回路６Ａの詳細な構成を示すブロック図である。図５に
おいて、第３の制御回路６Ａは、第１の制御回路２に接
続された入力端子６０ａと、第２の制御回路３に接続さ
れた入力端子６０ｂと、補正トクル演算回路５に接続さ
れた入力端子６０ｃと、図示しない電流検出器に接続さ
れた入力端子６０ｄと、入力端子６０ａ、６０ｂ、６０
ｃに接続された加算器６１と、この加算器６１に接続さ
れた制限回路６２と、この制限回路６２に接続された係
数器６３と、入力端子６０ｄ及び係数器６３に接続され
た減算器６４と、この減算器６４に接続された積分器６
５と、減算器６４に接続された係数器６６と、積分器６
５及び係数器６６に接続された加算器６７と、この加算
器６７に接続されたＰＷＭ回路６８と、このＰＷＭ回路
６８に接続された出力端子６９とから構成されている。

【００３６】ここで、この発明における機械系の機械共
振を抑制するための制御方式の原理について図６及び図
７を参照しながら説明する。図６はこの発明の実施例１
の機械共振を考慮した機械系モデルを示すブロック図、
図７はこの発明の実施例１の速度の微分フィードバック
制御系を示すブロック図である。

【００３７】図６は機械共振を考慮した公知の機械系の
２マスモデルである。図６において、Ｊｍは直流電動機
８の慣性モーメント、ＪＬは負荷機械１１の慣性モーメ
ント、ＣＦ及びＫＦはそれぞれトルク伝達機構１０の粘
性摩擦係数及びばね定数、τＦは軸トルク、τＬは負荷
トルク、ωＬは負荷速度である。

【００３８】次に、図６から直流電動機８の発生トルク
τｍに対する電動機速度ωｍの伝達関数を求めると下記
の式（１）が得られる。

【００３９】

【数１】

【００４０】同様に、直流電動機８の発生トルクτｍに
対する負荷速度ωＬの伝達関数を求めると下記の式（２
）が得られる。

【００４１】

【数２】

【００４２】ただし、共振周波数ωＰ、反共振周波数ω
Ｚ、極の減衰率ζＰ及び零点の減衰率ζＺは、それぞれ
下記の式（３）、（４）、（５）及び（６）で与えられ
る。

【００４３】

【数３】

【００４４】

【数４】

【００４５】

【数５】

【００４６】

【数６】

【００４７】さて、剛性の低い機械系においては、通常
、粘性摩擦係数ＣＦが小さいため、式（５）からわかる
ように、極の減衰率ζＰが小さい。このため、直流電動
機８の発生トルクτｍが変化すると、大きな振幅をもっ
た共振周波数ωＰの振動成分が電動機速度ωｍ及び負荷
速度ωＬに生じる。その結果、従来の速度制御装置では
、速度制御の応答周波数を上げようとして、制御ゲイン
を大きくすると、この機械共振による大振幅の振動が生
じていた。

【００４８】次に、この機械共振に起因する振動を抑制
するために、図７のような電動機速度ωｍの微分フィー
ドバックを行う。すると、この微分フィードバックを行
ったときの、トルクτｍ１に対する電動機速度ωｍ及び
負荷速度ωＬをそれぞれ求めると、下記の式（７）及び
（８）が得られる。

【００４９】

【数７】

【００５０】

【数８】

【００５１】ここで、共振周波数ωＰ’及び減衰率ζＰ
’は下記の式（９）及び（１０）で示される。

【００５２】

【数９】

【００５３】

【数１０】

【００５４】したがって、式（９）及び（１０）より、
電動機速度の微分フィードバックによって、機械系の減
衰率を見掛け上変化させることが可能なことがわかる。 例えば、直流電動機８と負荷機械１１の慣性モーメント
が等しい機械系においては、式（９）及び（１０）より
、下記の式（１１）が得られる。

【００５５】

【数１１】

【００５６】式（９）及び（１０）を利用して、微分ゲ
インＫｒｄの値を調節することにより、トルクτｍ１に
対する機械系の減衰率ζＰ’を大きくし、機械共振を抑
制することができる。以上が、この発明における機械系
の機械共振を抑制するための制御方式の原理である。

【００５７】つぎに、前述した実施例１の動作を図１か
ら図５までを参照しながら説明する。まず、図２で示す
第１の制御回路２において、第１の速度偏差Δωｍ１が
、減算器２３によって出力される。すなわち、速度基準
信号発生回路１から入力端子２１を経由して入力された
基準速度ωｍｓと、速度検出器９から入力端子２２を経
由して入力された実速度ωｍとの第１の速度偏差Δωｍ
１（＝ωｍｓ−ωｍ）が求められて、積分器２４及び係
数器２５に供給される。

【００５８】つづいて、第１の基準トルクτ１が、加算
器２６によって出力され、制限回路２７を経て出力端子
２８から出力される。すなわち、積分器２４の出力と、
係数器２５の出力との和が求められて制限回路２７に供
給される。この制限回路２７は、第１の基準トルクτ１
の絶対値の最大値を制限する働きをする。

【００５９】一方、図３で示す第２の制御回路３におい
て、第２の速度偏差Δωｍ２が、減算器３３によって出
力される。すなわち、速度基準信号発生回路１から入力
端子３１を経由して入力された基準速度ωｍｓと、機械
系モデル４から入力端子３２を経由して入力されたモデ
ル速度ωａとの第２の速度偏差Δωｍ２（＝ωｍｓ−ω
ａ）が求められて、積分器３４に供給される。また、モ
デル速度ωａが係数器３５にも供給される。

【００６０】つづいて、第２の基準トルクτ２が、減算
器３６によって出力され、制限回路３７を経て出力端子
３８から出力される。すなわち、積分器３４の出力と、
係数器３５の出力との差が求められて制限回路３７に供
給される。この制限回路３７は、第１の制御回路２の制
限回路２７と同様に、第２の基準トルクτ２の絶対値の
最大値を制限する働きをする。

【００６１】そして、基準速度ωｍｓに対するモデル速
度ωａの伝達関数は下記の式（１２）で示される。

【００６２】

【数１２】

【００６３】ここで、ＪＡは直流電動機８、トルク伝達
機構１０及び負荷機械１１のそれぞれの慣性モーメント
を全て合計した機械系モデル４の慣性モーメントである
。

【００６４】したがって、制御ゲインＫＰ、Ｋｉの値を
調節することにより、仕様を満足するような応答特性を
もったモデル速度ωａの制御が可能である。このときに
得られる第２の基準トルクτ２は、トルク伝達機構１０
の剛性が機械共振を無視できる程充分高く、かつギアの
ガタを無視した場合において、仕様を満足する応答特性
で負荷機械１１を速度制御するのに必要なトルクの基準
値である。

【００６５】次に、図４で示す補正トルク演算回路５に
おいて、第３の速度偏差Δωｍ３が、減算器５３によっ
て出力される。すなわち、速度検出器９から入力端子５
１を経由して入力された実速度ωｍと、機械系モデル４
から入力端子５２を経由して入力されたモデル速度ωａ
との第３の速度偏差Δωｍ３（＝ωａ−ωｍ）が求めら
れて微分器５４及び係数器５５に供給される。

【００６６】つづいて、補正トルクτｔが、加算器５６
によって出力されて、出力端子５７から出力される。

【００６７】ここで、この補正トルク演算回路５の働き
について説明する。まず、機械系モデル４の慣性モーメ
ントＪＡが実際の機械系の慣性モーメントと異なる場合
は、実速度ωｍの応答とモデル速度ωａの応答との間に
偏差が生じ、第３の速度偏差Δωｍ３が零でなくなる。

【００６８】例えば、機械系モデル４の慣性モーメント
ＪＡが実際の機械系の慣性モーメントより小さい場合は
、基準速度信号ωｍｓの変化に対し、実速度ωｍの応答
がモデル速度ωａに対して遅れるので、第３の速度偏差
Δωｍ３の極性は正となる。したがって、係数器５５に
よって増幅された補正トルクτｔの極性も正となる。そ
こで、後述するように、第３の制御回路６Ａに入力され
る基準トルクにこの補正トルクτｔを加算し、直流電動
機８の発生トルクτｍを制御すると、実速度ωｍの応答
が速くなり、モデル速度ωａの応答に追随するようにな
る。

【００６９】反対に、機械系モデル４の慣性モーメント
ＪＡが実際の機械系の慣性モーメントより大きい場合は
、基準速度信号ωｍｓの変化に対し、モデル速度ωａの
応答が実速度ωｍに対して遅れるので、第３の速度偏差
Δωｍ３の極性、ひいては、補正トルクτｔの極性は負
となる。したがって、第３の制御回路６Ａによって、実
速度ωｍの応答が遅くなり、モデル速度ωａの応答に追
随するようになる。

【００７０】このように、係数器５５によって、第３の
速度偏差Δωｍ３を増幅して補正トルクτｔを発生する
ことにより、機械系モデル４の慣性モーメントＪＡが実
際の機械系の慣性モーメントと異なる場合でも、実速度
ωｍの応答がモデル速度ωａの応答に追随するように制
御される。

【００７１】また、機械共振に起因する機械振動成分は
、上述したように微分器５４によって、第３の速度偏差
Δωｍ３を微分して、補正トルクτｔに加えることによ
り抑制することができる。

【００７２】さて、次に、図５で示す第３の制御回路６
Ａにおいて、最終基準トルクτｍｓが、加算器６１によ
って出力される。すなわち、第１の制御回路２から入力
端子６０ａを経由して入力された第１の基準トルクτ１
と、第２の制御回路３から入力端子６０ｂを経由して入
力された第２の基準トルクτ２と、補正トルク演算回路
５から入力端子６０ｃを経由して入力された補正トルク
τｔとの和である最終基準トルクτｍｓ（＝τ１＋τ２
＋τｔ）が求められて制限回路６２に供給される。この
制限回路６２は、最終基準トルクτｍｓの振幅をあらか
じめ決められた設定値以下に制限する。

【００７３】つづいて、基準電機子電流Ｉａｓが、係数
器６３によって出力される。すなわち、公知のように、
発生トルクτｍと電機子電流Ｉａとの関係は直流電動機
８の場合、下記の式（１３）で示される。なお、ＫＴは
トルク定数である。

【００７４】

【数１３】

【００７５】したがって、係数１／ＫＴの係数器６３に
最終基準トルクτｍｓが入力されると、基準電機子電流
Ｉａｓが求められる。

【００７６】つづいて、電流偏差ΔＩａ（＝Ｉａｓ−Ｉ
ａ）が、減算器６４によって出力される。すなわち、係
数器６３から出力された基準電機子電流Ｉａｓと、電流
検出器から入力端子６０ｄを経由して入力された実際の
電機子電流Ｉａとの差である電流偏差ΔＩａが求められ
、積分器６５及び係数器６６に供給される。

【００７７】さらに、基準端子電圧Ｖａｓが、加算器６
７によって出力される。すなわち、積分器６５の出力と
係数器６６の出力との和である基準端子電圧Ｖａｓが求
められ、ＰＷＭ回路６８に供給される。

【００７８】このＰＷＭ回路６８は、基準端子電圧Ｖａ
ｓに基づいて、例えば、４象限チョッパ回路から構成さ
れた電力変換回路７の４つのスイッチング素子のＯＮ／
ＯＦＦ信号を出力する。なお、ＰＷＭ回路６８の構成な
どは公知であるので、詳細な説明を省略する。

【００７９】そして、直流電動機８の端子電圧Ｖａが基
準端子電圧Ｖａｓに追随するように、電力変換回路７及
びＰＷＭ回路６８によって制御される。以上の説明から
、直流電動機８の発生トルクτｍが、最終基準トルクτ
ｍｓに追随するように、図５で示した第３の制御回路６
Ａによって制御されることが理解される。

【００８０】実施例２．なお、前述した実施例１では機
械共振による振動を抑制するために、補正トルク演算回
路５に微分器５４を設けたが、第１の制御回路２Ａを図
８のように変更して、補正トルク演算回路５の微分器５
４を省略しても同様の動作を期待できる。

【００８１】すなわち、図８に示された第１の制御回路
２Ａでは、微分器２９によって直流電動機８の実速度ω
ｍの微分演算が行われ、加算器２６によって積分器２４
及び係数器２５の出力と加算され、第１の基準トルクτ
１として出力端子２８から出力される。

【００８２】このように、直流電動機８の実速度ωｍの
微分成分が、最終基準トルクτｍｓに含まれれば、機械
共振による振動を抑制することができる。したがって、
図８において、微分器２９を省略し、積分器２４及び係
数器２５と並列に微分器を配置した、いわゆるＰＩＤ型
の制御演算回路を構成してもよい。

【００８３】実施例３．また、前述した各実施例では直
流電動機８を用いた場合を説明したが、誘導電動機や同
期電動機を用いてもよい。すなわち、公知のベクトル制
御により、これらの交流電動機の発生トルクを直流電動
機並の高速応答性でもって制御できるので、最終基準ト
ルクτｍｓに追随するようにこれらの交流電動機の発生
トルクを制御することは容易であり、所期の目的を達成
し得ることはいうまでもない。

【００８４】

【発明の効果】この発明は、以上説明したとおり、電動
機、負荷機械及びトルク伝達機構を１つの積分要素とし
て近似しモデル速度を出力する機械系モデルと、前記電
動機の基準速度及び実速度に基づいて第１の基準トルク
を出力する第１の制御手段と、前記基準速度及びモデル
速度に基づいて第２の基準トルクを出力する第２の制御
手段と、前記実速度及びモデル速度に基づいて補正トル
クを出力する補正トルク演算手段と、前記第１の基準ト
ルク、第２の基準トルク、及び補正トルクに基づいて前
記電動機を制御する第３の制御手段とを備えたので、機
械系の剛性が低く場合でも、基準速度変化のみならず負
荷トルク変化に対しても、速度制御の応答周波数を高く
することができ、さらに、負荷機械の慣性モーメントが
変化するような場合でも、速度制御系の応答を一定に保
つことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施例１の第１の制御回路を示すブ
ロック図である。

【図３】この発明の実施例１の第２の制御回路を示すブ
ロック図である。

【図４】この発明の実施例１の機械系モデル及び補正ト
ルク演算回路を示すブロック図である。

【図５】この発明の実施例１の第３の制御回路を示すブ
ロック図である。

【図６】この発明の実施例１の機械共振を考慮した機械
系モデルを示すブロック図である。

【図７】この発明の実施例１の速度の微分フィードバッ
ク制御系を示すブロック図である。

【図８】この発明の実施例２の第１の制御回路を示すブ
ロック図である。

【図９】従来の電動機の速度制御装置を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１　　　　速度基準信号発生回路 ２　　　　第１の制御回路 ３　　　　第２の制御回路 ４　　　　機械系モデル ５　　　　補正トルク演算回路 ６Ａ　　第３の制御回路 ７　　　　電力変換回路 ８　　　　直流電動機 ９　　　　速度検出器 １０　　　　トルク伝達機構 １１　　　　負荷機械

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電動機、負荷機械及びトルク伝達機構
   を１つの積分要素として近似しモデル速度を出力する機
   械系モデル、前記電動機の基準速度及び実速度に基づい
   て第１の基準トルクを出力する第１の制御手段、前記基
   準速度及びモデル速度に基づいて第２の基準トルクを出
   力する第２の制御手段、前記実速度及びモデル速度に基
   づいて補正トルクを出力する補正トルク演算手段、並び
   に前記第１の基準トルク、第２の基準トルク、及び補正
   トルクに基づいて前記電動機を制御する第３の制御手段
   を備えたことを特徴とする電動機の速度制御装置。