JPH0449882A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、例えばモータの速度制御装置、モータの位相
制御装置等、制御量を目標基準値に一致させるための制
御装置に関するものである。

従来の技術 第２図は、モータの回転速度を基準の回転速度に制御す
るために使用されるモータの速度制御装置のブロック図
である。第２図において、１はモータ、２はモータ１の
回転速度に比例した周波数の周波数信号（以下、ＦＧ倍
信号称す。）を発生する周波数発電機（以下、ＦＧと称
す。）、３はＦＧ信号周波数の基準周波数に対する誤差
を検出する速度誤差検出手段、４は速度誤差検出手段３
の出力の低周波成分（直流を含む）を増強するための低
域補償手段であり、第３図に例示する周波数特性のごと
く低域はど利得が増大するような伝達特性を有する。５
は低域補償手段４の出力を電力増幅しモータ１を駆動す
るモータ駆動回路である。以上に述べたモータ１．　　
ＦＧ２．　　速度誤差検出手段３．低域補償手段４及び
モータ駆動回路５とで速度制御ループを構成している。

第２図において、ＦＧ２より得られるＦＧ倍信号、速度
誤差検出手段３に入力され、ＦＧ信号周波数の基準周波
数に対する誤差が検出される。速度誤差検出手段３にて
検出された速度誤差は、低域はど利得が増大する低域補
償手段４により低周波成分（直流を含む）が増強され、
さらにモータ駆動回路５により低域補償手段４の出力が
電力増幅されモータ１が駆動される。そして、第３図に
示した周波数特性を有する低域補償手段４により、制御
系のループ利得は低域はど増大し、直流域では無限大と
なるために、定常偏差を零にすることができる。すなわ
ち、モータの回転速度を基準速度に一致させることがで
きる。

発明が解決しようとする課題 上記のように従来のモータの速度制御装置においては、
定常偏差を零にするためには、例えば低域はど利得が増
大するような伝達特性を有する低域補償手段等により制
御系の直流域でのループ利得を無限大とする必要があっ
た。しかしながら低域補償手段は実用上。

（１）低域補償手段を演算増幅器を用いて実現する場合
には、直流域での利得は演算増幅器の裸利得以上にはで
きず、制御系の直流域でのループ利得を完全に無限大と
することができない。

（２）低域補償手段を例えばマイクロコンピュータ内に
おけるディジタルフィルタ演算処理として実現する場合
には、直流域での利得は無限大となるが、その演算時間
が制御系の無駄時間要素となり、制御系の応答性を損う
。

等の問題点があった。

本発明はかかる点に鑑み、低域補償手段等を用いて制御
系の直流域でのループ利得を無限大としなくても、定常
偏差を零にすることができる制御装置を提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の制御装置は、制御量
と基準値との誤差を検出する第１の誤差検出手段と、制
御量と参照値との誤差を検出する第２の誤差検出手段と
、前記第２の誤差検出手段の出力に応じて制御対象を駆
動する駆動手段と、所定期間ごとに前記第１の誤差検出
手段出力の最大値と最小値を検出する最大値・最小値検
出手段と、前記最大値と前記最小値との差を検出する変
動幅検出手段と、前記最大値と前記最小値との平均値を
検出する平均値検出手段と、前記最大値と前記最小値と
の差が所定値以下であるならば、前記参照値から前記平
均値を減算した値を新たな参照値として設定する参照値
設定手段とを備えたものである。

作用 本発明は上記した構成により、第２の誤差検出手段によ
り制御量と参照値との誤差が検出され、駆動手段により
制御量と参照値との誤差に応じて制御対象が駆動される
とともに、第１の誤差検出手段により制御量と基準値と
の誤差が検出され、最大値・最小値検出手段により所定
期間ごとに制御量と基準値との誤差の最大値と最小値と
が検出され、変動幅検出手段により最大値と最小値との
差が検出され、平均値検出手段により最大値と最小値と
の平均値が検出され、そして参照値設定手段により、変
動幅が所定値以下であるならば、参照値が平均値の分だ
け補正され、結果として平均値が零となるように参照値
が補正される。

実施例 第１図は本発明の制御装置の一実施例であるモータの速
度制御装置のブロック図を示すものである。第１図にお
いて、１はモータ、２はモータ１の回転速度に比例した
周波数のＦＧ倍信号発生するＦＧｌ　６はＦＧ信号周波
数の基準周波数に対する誤差を検出する第１の速度誤差
検出手段、７はＦＧ信号周波数の参照周波数に対する誤
差を検出する第２の速度誤差検出手段、５は第２の速度
誤差検出手段７の出力を電力増幅しモータを駆動するモ
ータ駆動回路、８は所定期間ごと（例えばＯ１５秒ごと
、あるいは１秒ごと）に第１の速度誤差検出手段６の出
力の最大値と最小値を検出する最大値・最小値検出手段
、９は最大値と最小値との差を検出する変動幅検出手段
、１０は最大値と最小値との平均値を検出する平均値検
出手段、１１は第２の速度誤差検出手段７における参照
周波数の値を設定する参照周波数設定手段であって、変
動幅検出手段９によって検出される最大値と最小値との
差が所定値以下であるならば、平均値検出手段１０によ
って検出される最大値と最小値との平均値を、現在の参
照周波数値から減算した値を新たな参照周波数値として
設定する。なお参照周波数値は、基準周波数値に等しい
値に初期設定されているとする。

以上のように構成された本実施例のモータの速度制御装
置について、以下その動作を説明する。

ＦＧ２より得られるＦＧ倍信号、第１の速度誤差検出手
段６および第２の速度誤差検出手段７に入力される。第
２の速度誤差検出手段７においては、ＦＧ信号周波数の
参照周波数に対する誤差が検出され、第２の速度誤差検
出手段７にて検出された速度誤差はモータ駆動回路５に
入力され、モータ駆動回路５により、ＦＧ信号周波数と
参照周波数との誤差に応じた電力でモータ１が駆動され
る。モータ１．　　ＦＧ２．　　第２の速度誤差検出手
段７及びモータ駆動回路５とで速度制御ループを構成し
ている。

一方、第１の速度誤差検出手段６においては、ＦＧ信号
周波数の基準周波数に対する誤差が検出され、最大値会
最小値検出手段８においては、所定期間ごと例えば０．
５秒ごとに、第１の速度誤差検出手段６の出力の最大値
と最小値とが検出される。そして変動幅検出手段９にお
いては、最大値と最小値との差、すなわちＦＧ信号周波
数の基準周波数に対する誤差の所定期間中の変動幅が検
出され、また平均値検出手段１０においては、最大値と
最小値との平均値、すなわちＦＧ信号周波数の基準周波
数に対する誤差の所定期間中の変動中心値が検出される
。さらに、参照周波数設定手段工１においては、変動幅
検出手段９によっ【検出される変動幅が所定値以下であ
るならば、平均値検出手段１０によって検出される変動
中心値を現在の参照周波数値から減算した値が新たな参
照周波数値として設定され、結果としてＦＧ信号周波数
の基準周波数に対する誤差の変動中心値が零となるよう
に参照周波数値が補正される。

具体的な数値を用いて説明する。例えば基準周波数を１
００Ｈｚ１　参照周波数の初期値を１００Ｈ２Ｎ　　所
定期間を０．　５秒とし、モータ１が停止状態から起動
された後、モータ１の回転速度が安定し、ＦＧ信号周波
数が基準周波数１００Ｈｚに近い周波数例えば１０５Ｈ
ｚを中心に±ＩＨｚ程の変動を伴った状態で０．５秒以
上の間、安定したとする。すなわちモータ１．　　ＦＧ
２．　　第２の速度誤差検出手段７及びモータ駆動回路
５とで構成される速度制御ループは、直流域でのループ
利得が無限大ではないために、ＦＧ周波数の中心値は、
第２の速度誤差検出手段７参照周波数に対して＋５Ｈｚ
の誤差を有している。一方この時点において、最大値・
最小値検出手段８においては、ＦＧ信号周波数の基準周
波数に対する誤差の最大値が６　ＨＺｌ　　最小値が４
Ｈｚと検出され、変動幅検出手段９においては、ＦＧ信
号周波数の基準周波数に対する誤差の所定期間中の変動
幅が２Ｈｚと検出され、平均値検出手段１０においては
、ＦＧ信号周波数の基準周波数に対する誤差の所定期間
中の変動中心値が５Ｈｚと検出される。ここで参照周波
数設定手段１１においては、変動幅検出手段９によって
検出される変動幅が３Ｈｚ以下であるならば、平均値検
出手段１０によって検出される変動中心値を現在の参照
周波数値から減算した値が新たな参照周波数値として設
定されるとすると、参照周波数設定手段１１においては
、変動幅は２Ｈｚであり、３Ｈ２以下であるから変動中
心値５Ｈｚを現在の参照周波数値１００Ｈｚから減算し
た値９５Ｈｚが新たな参照周波数値として設定される。

前記のようにモータ１．　　ＦＧ２．　　第２の速度誤
差検出手段７及びモータ駆動回路５とで構成される速度
制御ループは、直流域でのループ利得が無限大ではない
ために、ＦＧ周波数の中心値は、第２の速度誤差検出手
段７における参照周波数に対して＋５Ｈｚの誤差を有す
るものであるから、参照周波数設定手段１１により参照
周波数が１００Ｈｚから９５Ｈｚに変更された後、モー
タ１の回転速度が安定したときのＦＧ信号周波数の中心
値はＬ　ＯＯＨｚとなり、基準周波数と一致する。

よって、本実施例のモータの速度制御装置によれば、速
度制御系の直流域でのループ利得を無限大としなくても
、定常状態におけるＦＧ信号周波数の中心値を基準周波
数と一致させることができる。すなわち、定常偏差を零
にすることができる。

また、本実施例のモータの速度制御装置によれば、速度
制御系の直流域でのループ利得が非常に低い場合におい
ても、定常状態におけるＦＧ信号周波数の中心値を基準
周波数と一致させることができる。

また本実施例のモータの速度制御装置によれば、一定の
大きさの負荷トルクがモータに加わり、ＦＧ信号周波数
の中心値が変化しようとしても、ＦＧ信号周波数の基準
周波数に対する誤差の変動中心値が零となるように参照
周波数値が補正されるから、一定の大きさの直流域の負
荷トルクがモータに加わってもＦＧ信号周波数の中心値
を基準周波数に一致させることができる。

また本実施例における第１の速度誤差検出手段６、第２
の速度誤差検出手段７．最大値・最小値検出手段８．変
動幅検出手段９．平均値検出手段１０、　　参照周波数
設定手段１１に相当する処理をマイクロコンピュータを
用いて行う際には、ＦＧ倍信号到来ごとに、直ちに第２
の速度誤差検出手段７に相当する処理を行い、第２の速
度誤差検出手段７に相当する処理を行った後に、第１の
速度誤差検出手段６Ｉ　　最大値・最小値検出手段８．
変動幅検出手段９．平均値検出手段１０．　　参照周波
数設定手段１１に相当する処理を行うようにすれば、第
１の速度誤差検出手段６．最大値・最小値検出手段８．
変動幅検出手段９．平均値検出手段１０、参照周波数設
定手段１１に相当する処理を行う処理時間は制御系の無
駄時間にはならない。

なお本実施例において、ＦＧ信号周波数が、例えば１０
５Ｈｚを中心に＋２Ｈｚ程の変動を伴った状態で安定し
たとすると、最大値・最小値検出手段８においては、Ｆ
Ｇ信号周波数の基準周波数に対する誤差の最大値が７　
ＨＺｌ　　最小値が３Ｈｚと検出され、変動幅検出手段
９においては、ＦＧ信号周波数の基準周波数に対する誤
差の所定期間中の変動幅が４Ｈｚと検出され、平均値検
出手段１０においては、ＦＧ信号周波数の基準周波数に
対する誤差の所定期間中の変動中心値が５Ｈｚと検出さ
れる。この場合、参照周波数設定手段１１においては、
変動幅が３Ｈｚより大きいから、このままでは参照周波
数値は補正されない。こういう場合には、例えば、参照
周波数設定手段１１において、変動幅検出手段９によっ
て検出される変動幅が２秒間以上３Ｈｚより大きいなら
ば、変動幅に対するしきい値３Ｈｚを５Ｈｚに変更し、
変動幅が５Ｈｚ以下であるならば、平均値検出手段１０
によって検出される変動中心値を現在の参照周波数値か
ら減算した値を新たな参照周波数値として設定するよう
に変更すれば、変動中心値５Ｈ２を現在の参照周波数値
１００Ｈｚから減算した値９５Ｈｚが新たな参照周波数
値として設定される。そして、その後モータ１の回転速
度が安定したときのＦＧ信号周波数の中心値は本実施例
と同様１００Ｈ２となり、基準周波数と一致する。この
ように、参照周波数設定手段１１において、変動幅に対
するしきい値を必要に応じて変更するようにしてもよい
。

また本実施例の説明に用いた各数値も、前記の値に限る
ものではない。

なお本実施例において第１の速度誤差検出手段６はＦＧ
信号周期の基準周期に対する誤差を検出する速度誤差検
出手段、第２の速度検出手段７はＦＧ信号周期の参照周
期に対する誤差を検出する速度誤差検出手段、参照周波
数設定手段１１は、参照周期を設定する参照周期設定手
段としてもよい。

また本実施例はモータの回転速度を制御するモータの速
度制御装置の例であるが、モータの回転位相を制御する
モータの位相制御装置等、一般の制御装置に対しても適
用可能である。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、低域補償手段等を用
いて制御系の直流域でのループ利得を無限大としなくて
も、または制御系の直流域でのループ利得が非常に低く
ても、定常状態における制御量の中心値を目標基準値に
一致させることができ、定常偏差を零にすることができ
る。

また、制御対象に一定の大きさの外乱負荷が加わっても
、制御量の中心値を目標基準値に一致させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置の一実施例であるモータの速
度制御装置のブロック図、第２図は従来のモータの速度
制御装置のブロック図、第３図は低域補償手段の利得を
示す周波数特性図である。 １・・・モータ、　　２・・・周波数発電機、　　９・
・・モータ駆動回路、　　６・・・第１の速度誤差検出
手段、７・・・第２の速度誤差検出手段、　　８・・・
最大値φ最小値検出手段、　　９・・・変動幅検出手段
、　　１０・・・平均値検出手段、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御量と基準値との誤差を検出する第１の誤差検
   出手段と、 制御量と参照値との誤差を検出する第２の誤差検出手段
   と、 前記第２の誤差検出手段の出力に応じて制御対象を駆動
   する駆動手段と、 所定期間ごとに前記第１の誤差検出手段の出力の最大値
   と最小値を検出する最大値・最小値検出手段と、 前記最大値と前記最小値との差を検出する変動幅検出手
   段と、 前記最大値と前記最小値との平均値を検出する平均値検
   出手段と、 前記最大値と前記最小値との差が所定値以下であるなら
   ば、前記参照値から前記平均値を減算した値を新たな参
   照値として設定する参照値設定手段とを備えた制御装置
   。
2. （２）制御対象はモータ、制御量は前記モータの回転速
   度もしくは回転位相である請求項１記載の制御装置。