JPH0531388B2 - - Google Patents

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JPH0531388B2
JPH0531388B2 JP56107123A JP10712381A JPH0531388B2 JP H0531388 B2 JPH0531388 B2 JP H0531388B2 JP 56107123 A JP56107123 A JP 56107123A JP 10712381 A JP10712381 A JP 10712381A JP H0531388 B2 JPH0531388 B2 JP H0531388B2
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speed
motor
signal
time
value
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JP56107123A
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Tadashi Takahashi
Kunio Myashita
Hiroshi Hayashida
Shigeki Morinaga
Junshiro Inamura
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/18Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual DC motor
    • HELECTRICITY
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/03Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
    • H02P7/04Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors by means of a H-bridge circuit

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はモータの速度制御方法およびその速度
制御装置に係り、とくに直流モータの回転速度を
検出して回転速度に比例するフイードバツク(P)と
その積分に比例するフイードバツク(I)を施し、起
動時特性や負荷変動時に生じる回転の乱調を防止
する比例・積分制御(PI制御)方法とその制御
装置に関わる。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a motor speed control method and a speed control device thereof, and particularly to a method for detecting the rotational speed of a DC motor and providing feedback (P) proportional to the rotational speed. This research is concerned with a proportional-integral control (PI control) method and its control device, which provides feedback (I) proportional to the integral and prevents irregularities in rotation that occur during start-up characteristics and load fluctuations.

[従来技術] 従来、直流モータの速度を単純に制御する場合
には、直流モータの回転軸に取付けた回転速度検
出器により検出される回転速度信号を速度指令信
号とに比較し、ここで得られた誤差信号を適宜増
幅して直流モータにフイードバツクするようにし
ていた。直流モータの回転速度は上記誤差信号に
比例して制御される。また、上記誤差信号は回転
速度に比例するためこの制御は比例制御(P制
御、PはProportionalのP)と呼ばれている。
[Prior art] Conventionally, when simply controlling the speed of a DC motor, the rotation speed signal detected by a rotation speed detector attached to the rotation shaft of the DC motor is compared with a speed command signal, and the obtained value is calculated. The error signal thus obtained is appropriately amplified and fed back to the DC motor. The rotational speed of the DC motor is controlled in proportion to the error signal. Furthermore, since the error signal is proportional to the rotational speed, this control is called proportional control (P control, P stands for Proportional).

上記比例制御では誤差信号により直流モータを
駆動して所定の回転速度を得るので、回転速度信
号を速度指令信号に一致させて運転することが出
来ないという問題があつた。
In the above proportional control, the DC motor is driven by the error signal to obtain a predetermined rotational speed, so there is a problem in that it is not possible to make the rotational speed signal match the speed command signal during operation.

この問題は積分制御(I制御、Iは
IntegrationのI)により解決することができる。
すなわち、誤差信号を積分した信号により直流モ
ータを駆動すれば、誤差信号がゼロになると上記
積分信号が一定値に保持され、回転速度信号は速
度指令信号に一致するので上記回転速度の誤差は
発生しないのである。
This problem is based on integral control (I control, I is
This can be solved by Integration I).
In other words, if the DC motor is driven by a signal obtained by integrating the error signal, when the error signal becomes zero, the integrated signal will be held at a constant value, and the rotational speed signal will match the speed command signal, so the error in the rotational speed will occur. I don't.

しかし、積分制御のみではフイードバツクルー
プの位相余裕が減少して応答が不安定になりやす
いので、実際上は比例制御を併用したPI制御が
広く採用されていた。
However, since integral control alone tends to reduce the phase margin of the feedback loop and cause the response to become unstable, in practice PI control combined with proportional control has been widely adopted.

しかしながら、上記直流モータの特性はモータ
ーに作用する慣性能率、駆動電圧、および負荷ト
ルク等により大きく変化するため、これらが変化
する毎にその大きさに合わせて上記PI制御の特
性を再設定する必要があつた。
However, since the characteristics of the DC motor described above vary greatly depending on factors such as the inertia factor, drive voltage, and load torque that act on the motor, it is necessary to reset the characteristics of the PI control described above in accordance with the magnitude of each change. It was hot.

上記PI制御における過渡応答時間を短縮する
ために、特開昭53−79175号公報に開示された方
法では、例えば起動時のように速度指令信号がス
テツプ状に変化したときに、誤差信号が大きい間
はI制御ループを遮断して立ち上がり時間を短縮
し、誤差信号が十分に小さな値に達してからI制
御ループを接続するようにしていた。
In order to shorten the transient response time in the above-mentioned PI control, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-79175 has a method that produces a large error signal when the speed command signal changes in a stepwise manner, such as during startup. During this period, the I control loop was cut off to shorten the rise time, and the I control loop was connected only after the error signal reached a sufficiently small value.

この方法は応答時間を短縮できるものの、負荷
の慣性能率が変化すると応答が不安定になる場合
が生じるので、負荷の慣性能率が変化した場合に
はI制御ループの定数を再設定する必要があつ
た。
Although this method can shorten the response time, the response may become unstable if the inertia factor of the load changes, so it is necessary to reset the constants of the I control loop when the inertia factor of the load changes. Ta.

また、特開昭52−155503号公報においては、上
記PI制御要素の代わりに低減通過ろ波器を用い、
負荷の慣性能率の変化を直流モータ起動時の立上
り特性より検出して上記低減通過ろ波器の時定数
を制御し、応答特性を負荷の慣性能率の変化に係
りなく安定化するようにしていた。
In addition, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-155503, a reduced pass filter is used instead of the above PI control element,
Changes in the inertia factor of the load were detected from the start-up characteristics when the DC motor was started, and the time constant of the above-mentioned reduced pass filter was controlled to stabilize the response characteristics regardless of changes in the inertia factor of the load. .

しかしながらこの方法は、直流モータの回転速
度とその速度指令値との差分である誤差信号をゼ
ロにして直流モータを駆動することができないの
で、回転速度の誤差が発生するという問題があつ
た。
However, this method has a problem in that an error in the rotational speed occurs because it is not possible to drive the DC motor by making the error signal, which is the difference between the rotational speed of the DC motor and its speed command value, zero.

また、この方法には起動時の応答特性を概略、
安定化できるものの、モータに接続される負荷の
慣性能率の変化に拘らず、系を常に所定の応答特
性に正確に保つことが困難という問題もあつた。
In addition, this method also includes an outline of the response characteristics at startup.
Although it is possible to stabilize the system, there is a problem in that it is difficult to always accurately maintain the system at a predetermined response characteristic regardless of changes in the inertia factor of the load connected to the motor.

以下、上記の各問題点を理論的に説明して本発
明の目的を明らかにする。
Hereinafter, each of the above-mentioned problems will be theoretically explained to clarify the purpose of the present invention.

第12図は上記特開昭52−155503号公報記載の
発明の構成を示すブロツク図である。
FIG. 12 is a block diagram showing the structure of the invention described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-155503.

3は同明細書第2図bに記載の低域通過ろ波器
であり、その伝達関数は1/(1+sτF)で表さ
れる。ただし、τFは低減通過ろ波器3の時定数、
sはラプラシアンである。同様にA2/(1+
M)はモータ5の伝達関数である。時定数τM
モータ5のロータや負荷の慣性能率に比例して変
化する。A1はモータ駆動回路の利得である。モ
ータ5の回転速度Nはホール素子を含む回転数検
出器6によりパルスレートnに変換され、周波数
比較器2により基準発振器1の周波数frと比較さ
れる。
3 is a low-pass filter shown in FIG. 2b of the same specification, and its transfer function is expressed as 1/(1+sτ F ). However, τ F is the time constant of the reduced pass filter 3,
s is a Laplacian. Similarly, A 2 /(1+
M ) is the transfer function of the motor 5. The time constant τ M changes in proportion to the inertia factor of the rotor of the motor 5 and the load. A 1 is the gain of the motor drive circuit. The rotational speed N of the motor 5 is converted into a pulse rate n by a rotational speed detector 6 including a Hall element, and compared with the frequency f r of the reference oscillator 1 by a frequency comparator 2 .

上記ブロツク図より基準周波数frとモータ回転
速度Nとの関係は式(1)のように導かれる。
From the above block diagram, the relationship between the reference frequency fr and the motor rotational speed N is derived as shown in equation (1).

N/fr=A/1+AKN・1/(s/ωO2+2ζ(s/ω
O)+1(1) ただし、A=A1A2 である。
N/f r =A/1+AK N・1/(s/ω O ) 2 +2ζ(s/ω
O )+1(1) However, A=A 1 A 2 , It is.

上記ζは制動係数である。ζ=1/√2の状態
を臨界制動とよび、このとき系の応答は振動を伴
わず最も早い応答速度が得られるので、通常この
臨界制動条件に近付けることが設計の目標にされ
る。
The above ζ is a damping coefficient. The state of ζ=1/√2 is called critical braking, and at this time, the response of the system is vibration-free and the fastest response speed is obtained, so the design goal is usually to approach this critical braking condition.

式(2)よりζの値はモータの時定数τMに応じて変
化するから、上記τMの変化を検出して低域通過ろ
波器3の時定数τFを制御し、τF/τMの値を一定に
保つようにすると、ζの値は予め設定した値から
変化しないので、常に良好な応答が得られるので
ある。
According to equation (2), the value of ζ changes according to the time constant τ M of the motor, so by detecting the change in τ M and controlling the time constant τ F of the low-pass filter 3, τ F / If the value of τ M is kept constant, the value of ζ will not change from the preset value, so a good response will always be obtained.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら特開昭52−155503号公報に開示の
方法では、モータの時定数τMの変化を正確に検出
できないという問題があつた。その結果、ζの値
を所定値に保てず制動特性が所定の特性からずれ
るのである 上記従来技術ではτMをモータのステツプ応答
(インデシヤル応答)の立上り部を積分した値よ
り求めている。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the method disclosed in JP-A-52-155503 has a problem in that changes in the time constant τ M of the motor cannot be detected accurately. As a result, the value of ζ cannot be maintained at a predetermined value, and the braking characteristics deviate from the predetermined characteristics. In the prior art described above, τ M is determined from the value obtained by integrating the rising portion of the step response (indicinal response) of the motor.

式(1)よりこのステツプ応答を導くと式(2)のよう
になる。
When this step response is derived from equation (1), it becomes equation (2).

=(A/1+AKN)[1−e-at(cosb t+a/bsinbt)] (3) ただし、 a=ωOζ b=ωO√1−2 (4) Fr=frのステツプ幅 である。 = (A/1+AK N ) [1-e -at (cosb t+a/bsinbt)] (3) However, a=ω O ζ b=ω O √1- 2 (4) With a step width of F r = f r be.

式(3)を時刻0からtまで積分すると式(5)が得ら
れる。
Equation (5) is obtained by integrating Equation (3) from time 0 to t.

t 0(N/Fr)dt =t−1/a2+b2〔e-at{−2acosbt +(b−a2/b)sinbt}+2a〕 (5) ただし、簡単のためここでは(A/(1+
AKN)を1としている。
t 0 (N/F r )dt = t-1/a 2 + b 2 [e -at {-2acosbt + (b-a 2 /b) sinbt} + 2a] (5) However, for simplicity, here ( A/(1+
AK N ) is set to 1.

式(5)からτMの値を抽出するには高度な演算装置
が必要である。かかる演算装置はモータ制御装置
の経済性を悪くするのみならず、その演算時間に
よる遅れが応答速度を早めるためには極めて有害
となり、場合によつては応答を不安定にする原因
となる。
Extracting the value of τ M from equation (5) requires a sophisticated arithmetic device. Such a calculation device not only impairs the economic efficiency of the motor control device, but also the delay caused by the calculation time is extremely detrimental to increasing the response speed, and may cause the response to become unstable in some cases.

また上記、τMの演算を簡単化するため、例え
ば、at、bt等を微小値として e-at≒1−at cosbt≒1、sinbt≒bt (6) のように近似してみても式(5)は式(7)のようにな
り、 ∫t 0(N/Fr)dt≒(1−2ζ2)ζωOt (7) やはり上記演算はそれほど簡単にはならない。
Also, in order to simplify the calculation of τ M , for example, if at, bt, etc. are assumed to be minute values, we can approximate them as e -at ≒ 1 − at cosbt ≒ 1, sinbt ≒ bt (6). 5) becomes equation (7), ∫ t 0 (N/F r )dt≒(1−2ζ 2 )ζω O t (7) As expected, the above calculation is not so simple.

以上より、上記従来技術では、ごく近似的な制
御を可能とするものの、正確な制御は出来ないの
である。
As described above, although the above-mentioned conventional technology allows for very approximate control, it is not possible to perform accurate control.

本発明の目的は、上記モータの特定数τM、また
はその回転軸に作用する慣性能率を正確に検出す
ることが出来、さらに速度指令値に誤差無く追随
することのできるモータの速度制御方法および装
置を提供することにある。
The object of the present invention is to provide a motor speed control method that can accurately detect the specific number τ M of the motor or the inertia factor acting on its rotating shaft, and also that can follow the speed command value without error. The goal is to provide equipment.

[課題を解決するための手段] 本発明は上記課題を解決するために、インバー
タにより駆動されるモータと、このモータの回転
速度を検出する速度発電機と、該速度発電機の出
力を速度信号に変換する速度検出回路と、該速度
検出回路の出力と速度指令値との差信号を生成す
る手段と、誤差信号に比例する比例項と誤差信号
の時間積分項とを生成する手段とを備え、該比例
項と時間積分項との和により該インバータを駆動
するようにしたモータの速度制御装置において、 該モータの起動時、または該速度指令値の変更
時に所定の時間幅を設定して該時間幅内における
該速度信号の変化幅より該モータの回転加速度を
求め、該回転加速度が該モータの負荷トルクや慣
性能率により予め定めらる所定値より大きいとき
は該時間積分項の係数を増加し、該回転加速度が
該所定値より小さいときは該時間積分項の係数を
低減するようにする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention includes a motor driven by an inverter, a speed generator that detects the rotational speed of the motor, and a speed signal that converts the output of the speed generator into a speed signal. a speed detection circuit for converting the speed to a speed command value, means for generating a difference signal between the output of the speed detection circuit and a speed command value, and means for generating a proportional term proportional to the error signal and a time integral term of the error signal. , in a motor speed control device that drives the inverter by the sum of the proportional term and the time integral term, a predetermined time width is set when starting the motor or when changing the speed command value. The rotational acceleration of the motor is determined from the variation range of the speed signal within the time width, and when the rotational acceleration is larger than a predetermined value determined in advance based on the load torque and inertia factor of the motor, the coefficient of the time integral term is increased. However, when the rotational acceleration is smaller than the predetermined value, the coefficient of the time integral term is reduced.

[作用] 以上のように構成した本発明のモータの速度制
御方法およびその速度制御装置は、モータの回転
加速度αを検出してモータの時定数τMを簡単な手
順で迅速かつ正確に算出し、上記モータの速度制
御系の制動係数ζを補正するので、モータに作用
する負荷の慣性能率や負荷トルク等の変化に即応
して上記モータ速度制御系の応答特性を常に最良
に制御する。
[Operation] The motor speed control method and its speed control device of the present invention configured as described above detect the rotational acceleration α of the motor and quickly and accurately calculate the time constant τ M of the motor using a simple procedure. Since the braking coefficient ζ of the speed control system of the motor is corrected, the response characteristics of the motor speed control system can always be optimally controlled in response to changes in the inertia factor of the load acting on the motor, load torque, etc.

この結果、起動時や速度指令の変更時における
系の応答速度を早め、同時にハンチング等の不要
振動を防止する。
As a result, the response speed of the system at startup or when changing the speed command is increased, and at the same time unnecessary vibrations such as hunting are prevented.

[実施例] 第1図は本発明の構成を説明するブロツク図で
ある。速度検出器4はモータ2の回転速度Nを検
出してこれを速度信号Nに変換する。速度信号N
は速度指令NCと比較され、両者の差信号、即ち
誤差(NC−N)がPI回路1、ドライバ7、およ
びインバータ3等を経由してモータ2に印加され
るようになつている。また、モータ2の回転加速
度αは加速度検出器5により検出されPI回路1
に印加される。
[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the present invention. A speed detector 4 detects the rotational speed N of the motor 2 and converts it into a speed signal N. Speed signal N
is compared with the speed command N C , and a difference signal between the two, that is, an error (N C −N), is applied to the motor 2 via the PI circuit 1 , driver 7 , inverter 3 , etc. Furthermore, the rotational acceleration α of the motor 2 is detected by the acceleration detector 5 and the PI circuit 1
is applied to

第2図は第1図を伝達関数で表現したブロツク
図である。21はドライバ7、スイツチング回路
3、およびモータ2をひとまとめにしたブロツク
でその伝達関数はA/(1+sτM)で表される。
KNは速度検出器4の出力に対する変換係数であ
る。PI回路は誤差(NC−N)にKPを乗ずる比例
回路と、誤差電圧(NC−N)の積分回路と両者
の加算器より構成される。KI/sは積分回路の
伝達関係である。また、sKCは加速度検出器5の
伝達関数であり、その出力VCにより上記積分係
数KIの値を制御する。まず、KCをゼロとした場
合の系の伝達係数N/Vrを求め、これより系の
制動係数ζを所定の一定値に保つために必要なモ
ータの時定数τMと積分係数KIの関係を導き、次
いで加速度検出器5により上記の条件が充足出来
ることを説明する。
FIG. 2 is a block diagram representing FIG. 1 using a transfer function. Reference numeral 21 is a block in which the driver 7, the switching circuit 3, and the motor 2 are collectively represented, and its transfer function is expressed as A/(1+sτ M ).
K N is a conversion coefficient for the output of the speed detector 4. The PI circuit is composed of a proportional circuit that multiplies the error (N C -N) by K P , an integrator circuit for the error voltage (N C -N), and an adder for both. K I /s is the transfer relationship of the integrating circuit. Further, sK C is a transfer function of the acceleration detector 5, and its output V C controls the value of the above-mentioned integral coefficient K I. First, find the transmission coefficient N/V r of the system when K C is zero, and from this calculate the motor time constant τ M and integral coefficient K I necessary to keep the system braking coefficient ζ at a predetermined constant value. After deriving the relationship, it will be explained that the above condition can be satisfied by the acceleration detector 5.

通常、(KPKNA)の値は1に較べて十分に大き
いので、これを勘案すると第2図の伝達関数N/
NOは式(8)のようになる。
Normally, the value of (K P K N A) is sufficiently large compared to 1, so taking this into account, the transfer function N/ in Figure 2 is
N O becomes as shown in equation (8).

N/NO=1/KN・1+2ζ(s/ωO/(s/ωO2+2
ζ(s/ωO)+1(8) ただし これより、KP、KN、A等を一定値として制御
係数ζを一定に保つにはKIとτMの積が一定値に
なるように制御すればよいことがわかる。
N/N O =1/K N・1+2ζ(s/ω O /(s/ω O ) 2 +2
ζ(s/ω O )+1(8) However From this, it can be seen that in order to keep the control coefficient ζ constant with K P , K N , A, etc. being constant values, it is sufficient to control the product of K I and τ M to be a constant value.

本発明では上記τMの値を系のステツプ応答時に
おけるモータ2の回転加速度αより検出するよう
にする。モータ2の起動時の応答はこのステツプ
応答の一例である。このため、式(8)のステツプ応
答を求めると式(10)が得られる。
In the present invention, the value of τ M is detected from the rotational acceleration α of the motor 2 during the step response of the system. The response when the motor 2 is started is an example of this step response. Therefore, when the step response of equation (8) is determined, equation (10) is obtained.

1/KN{1−e-at(cosbt−a/bsinbt)}(10) 式(10)よりモータ2の起動時、即ちt=0におけ
る回転加速度αを求めると式(11)のようになる。
1/K N {1-e -at (cosbt-a/bsinbt)} (10) From equation (10), the rotational acceleration α at the time of starting motor 2, that is, at t=0, is determined as shown in equation (11). Become.

α=2a=KNAKP/ζM (11) これよりKP、KN、Aは定数であるから回転加
速度αを検出すればモータの時定数τMを正確に求
めることができる。また、αからτMを算出する手
順も簡単であるため、制御に有害な演算時間も短
く、実際上問題とはならない。
α=2a=K N AK PM (11) From this, since K P , K N , and A are constants, the time constant τ M of the motor can be accurately determined by detecting the rotational acceleration α. Furthermore, since the procedure for calculating τ M from α is simple, the computation time that is harmful to control is short and does not pose a practical problem.

また、制御係数ζは式(9)で与えられるから、上
記τMが求めて、τMKIが一定値となるようにKI
値を制御すればよい。
Furthermore, since the control coefficient ζ is given by Equation (9), it is sufficient to find the above τ M and control the value of K I so that τ M K I becomes a constant value.

第3図は第2図に示したブロツク図の実際回路
の一例である。モータ2には負荷21が接続さ
れ、この負荷21とモータ2の慣性能率の総合値
により時定数τMが定まる。また、速度検出器4は
モータ2の回転軸に結合された速度発電機41と
速度検出回路42により構成され、速度発電機4
1はモータ2の1回転当り所定数のパルスを発生
し、速度検出回路42は上記パルス数の時間率信
号すなわち速度信号nを生成しこれをマイクロコ
ンピユータ6に印加する。
FIG. 3 is an example of an actual circuit of the block diagram shown in FIG. A load 21 is connected to the motor 2, and the time constant τ M is determined by the total value of the inertia factors of the load 21 and the motor 2. Further, the speed detector 4 is constituted by a speed generator 41 coupled to the rotating shaft of the motor 2 and a speed detection circuit 42.
1 generates a predetermined number of pulses per revolution of the motor 2, and the speed detection circuit 42 generates a time rate signal of the number of pulses, that is, a speed signal n, and applies this to the microcomputer 6.

マイクロコンピユータ6は加速度検出器5と
PI回路1の機能を備え、上記速度信号nと速度
指令信号NCとよりに基づいて上記誤差電圧(NC
−N)に相当する誤差信号を生成し、これに比例
する比例項とこれを積分した積分項とを演算して
加算し、さらに上記加算値よりスイツチング回路
3の駆動に必要なパルス幅変調波12を生成して
ドライバ7に印加する。
The microcomputer 6 and the acceleration detector 5
It has the function of PI circuit 1, and calculates the error voltage (N C ) based on the speed signal n and speed command signal N C.
-N), calculate and add a proportional term proportional to this and an integral term obtained by integrating this, and then use the above added value to generate a pulse width modulated wave necessary for driving the switching circuit 3. 12 is generated and applied to the driver 7.

また、マイクロコンピユータ6は上記信号nよ
りモータ2の回転加速度αを起動信号17に応じ
て算出し、その値に応じて上記積分演算の積分係
数KIの値を修正する。即ち、αが過大な場合に
はKIを大きくし、αが過小な場合にはKIの値を
求めるようにする。
Further, the microcomputer 6 calculates the rotational acceleration α of the motor 2 from the signal n according to the activation signal 17, and corrects the value of the integral coefficient K I of the integral calculation according to the calculated value. That is, when α is too large, K I is increased, and when α is too small, the value of K I is determined.

また、マイクロコンピユータ6にはモータ2の
回転方向指令16に印加され、これはドライバ7
に伝えられてモータ2の回転方向を設定する。
Further, a rotation direction command 16 for the motor 2 is applied to the microcomputer 6, which is applied to the driver 7.
is transmitted to set the rotation direction of the motor 2.

第4図および第5図は上記マイクロコンピユー
タ6が行う演算の過程を示すフローチヤートであ
る。
4 and 5 are flowcharts showing the process of calculations performed by the microcomputer 6. FIG.

第4図において、ステツプS1にて起動信号1
7および回転方向指令16に応じて上記回転速度
信号nと速度指令信号Nrと比較し、ステツプS2
にて得られた誤差信号より上記比例項を計算し、
次のステツプS3にて上記加速度αを求めステツ
プS4にて上記積分項を計算する。次のステツプ
S5ではこの積分項よりパルス幅変調波12のデ
ユーテイを計算する。
In FIG. 4, the start signal 1 is activated at step S1.
7 and the rotational direction command 16, the rotational speed signal n is compared with the speed command signal N r , and step S2
Calculate the above proportional term from the error signal obtained by
In the next step S3, the acceleration α is obtained, and in step S4, the integral term is calculated. next step
In S5, the duty of the pulse width modulated wave 12 is calculated from this integral term.

第5図は上記第4図のフローをさらに詳細に示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the flow shown in FIG. 4 in more detail.

ステツプS6にて上記演算がスタートすると、
ステツプS7にて時間幅tS1と上記積分の初期値Kd
が設定される。速度指令信号Nrは系の運転中に
も変更されるのでこの指令変更時の積分項の値を
初期値として保持するのである。ステツプS8に
て速度指令信号NCと上記回転速度信号nおよび
回転方向指令(R〓)16を取り込み、ステツプ
S9にて比例項を計算する。
When the above calculation starts at step S6,
At step S7, the time width t S1 and the initial value K d of the above integral are determined.
is set. Since the speed command signal N r is changed even during system operation, the value of the integral term at the time of this command change is held as the initial value. At step S8, the speed command signal N C , the rotational speed signal n, and the rotational direction command (R〓) 16 are taken in, and the process proceeds to step S8.
Calculate the proportional term in S9.

次のステツプS10にて回転速度信号nが速度指
令信号Nrと異なつていればステツプS11にて時刻
tが時間幅tS1を経過したことを検知しステツプ
S12にて加速度のの計算を行う。この計算は時刻
t=0と時刻t=tS1の回転速度信号nの差分Δn
をtS1で除算して求める。
If the rotational speed signal n is different from the speed command signal Nr in the next step S10, it is detected in step S11 that the time t has passed the time width tS1, and the process proceeds to step S11 .
Acceleration is calculated in S12. This calculation is based on the difference Δn between the rotational speed signal n between time t=0 and time t=t S1 .
Find it by dividing by t S1 .

ステツプS13では上記加速度αよりモータ2の
時定数τMを式(8)にしたがつて求め、次のステツプ
S14で式(6)にしたがつて、上記τMの変化を補償す
る積分係数KIの値を求め制御動係数ζを所定の
値に保つようにする。
In step S13, the time constant τ M of motor 2 is calculated from the above acceleration α according to equation (8), and then the next step is
In S14, according to equation (6), the value of the integral coefficient K I that compensates for the change in τ M is determined, and the control dynamic coefficient ζ is maintained at a predetermined value.

ステツプS15では上記KIとその他の値からスイ
ツチング回路のデユテーフアクタ(ON−OFF
比)を算出し、ステツプS16にてこれを出力す
る。
In step S15, the switching circuit duty factor (ON-OFF
ratio) is calculated and output in step S16.

第6,7図は第3図における速度検出回路42
とその動作波形の一例を示す図である。第6図に
おいて、カウンタ51のクロツク入力には速度発
電機41からの回転信号10が入力され、イネー
ブル信号53とリセツト信号54により所定の期
間計数されてラツチ52によりラツチされる。
Figures 6 and 7 show the speed detection circuit 42 in Figure 3.
FIG. 4 is a diagram showing an example of the operation waveform thereof. In FIG. 6, the rotation signal 10 from the speed generator 41 is input to the clock input of the counter 51, counted for a predetermined period by the enable signal 53 and the reset signal 54, and latched by the latch 52.

第7図において、カウンタ51はイネーブル信
号53がハイの期間中に回転信号10を計数し、
ロウの期間に2進各桁の計数結果がラツチ信号5
5によりラツチ52にラツチされ、次いでリセツ
ト信号54によりリセツトされる。この結果、ラ
ツチ52はイネーブル信号期間毎の計数結果11
を速度信号nとして出力する。
In FIG. 7, the counter 51 counts the rotation signal 10 while the enable signal 53 is high;
During the low period, the count result of each binary digit is latched signal 5.
5 to latch 52, and then reset by reset signal 54. As a result, the latch 52 receives the count result 11 for each enable signal period.
is output as a speed signal n.

第8図はドライバ7の回路図であり、第9図に
示すマイクロコンピユータ6が出力するデユテー
フアクタにより変調されたパルス幅変調波信号1
2を正転/逆転信号13により切り替えてインバ
ータ3に出力する。
FIG. 8 is a circuit diagram of the driver 7, which shows a pulse width modulated wave signal 1 modulated by the duty factor output from the microcomputer 6 shown in FIG.
2 is switched by the forward/reverse rotation signal 13 and output to the inverter 3.

第10図および第11図は上記本発明によるモ
ータの速度制御装置の起動特性の一例を示す図で
あり、点線が本発明を適用する以前の応答、実線
が本発明を適用した場合を示している。
FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing an example of the starting characteristics of the motor speed control device according to the present invention, in which the dotted line shows the response before applying the present invention, and the solid line shows the response when the present invention is applied. There is.

第10図はモーターに接続された負荷の慣性能
率が過大なため系が過制動となつて点線のように
緩やかな応答になつていたところを、時刻0から
ts1までの回転数NS1を検出して加速度αを求め、
これより積分系数KIの値を修正した結果、時刻
tS1からの積分項の立上りが増加して実線のよう
に改善されたことを示している。右下がりの実線
は比例項の値を示し、この値がゼロになると系は
定常速度に落ち着くことになる。したがつて、比
例項がゼロとなる時間を比較すると、本発明によ
り過渡応答の整定時間はt2からt1に短縮されるの
である。
Figure 10 shows a situation where the system was overbraking due to the excessive inertia factor of the load connected to the motor, resulting in a slow response as shown by the dotted line, starting from time 0.
Detect the rotation speed N S1 up to t s1 and find the acceleration α,
As a result of correcting the value of the integral system K I , the time
The rise of the integral term from t S1 increases, indicating improvement as shown by the solid line. The solid line descending to the right indicates the value of the proportional term, and when this value becomes zero, the system will settle down to a steady speed. Therefore, when comparing the time when the proportional term becomes zero, the settling time of the transient response is shortened from t 2 to t 1 according to the present invention.

第11図は上記負荷の慣性能率が不足して系が
不足制動となり点線のような揺動が発生していた
ところを、同様に回転数NS1を検出して積分係数
KIの値を修正した結果、時刻tS1からの積分項の
立上りが緩やかに成つて実線のように振動が除去
されたことを示している。過渡応答の整定時間を
比例項がゼロとなる時間より比較すると、同様に
本発明によりt2からt1に短縮されていることがわ
かる。
Figure 11 shows a situation where the inertia factor of the load mentioned above was insufficient and the system was under braking, causing vibrations as shown by the dotted line.The rotation speed N S1 was similarly detected and the integral coefficient
As a result of correcting the value of K I , the rise of the integral term from time t S1 becomes gradual, and the solid line shows that vibrations have been removed. Comparing the settling time of the transient response from the time when the proportional term becomes zero, it can be seen that the present invention similarly shortens it from t 2 to t 1 .

なお、上記加速度αは回転数Nが0から予め設
定した所定値に達する時間tS1より求めてもよい。
Note that the acceleration α may be determined from the time t S1 during which the rotational speed N reaches a predetermined value from 0.

[発明の効果] 本発明によれば、モータの回転加速度αを検出
してPI制御回路の積分定数を補正し、これによ
りモータ速度制御系の制動係数ζの変動を迅速か
つ正確に補正するので、モータに作用する負荷の
慣性能率や負荷トルク等の変化によつて発生する
モータの応答特性の遅れやハンチング等を防止で
き、モータを常に最適な制動状態で運転すること
ができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, the rotational acceleration α of the motor is detected and the integral constant of the PI control circuit is corrected, thereby quickly and accurately correcting fluctuations in the braking coefficient ζ of the motor speed control system. It is possible to prevent delays in motor response characteristics, hunting, etc. that occur due to changes in the inertia factor of the load acting on the motor, load torque, etc., and the motor can always be operated in an optimal braking state.

この結果、起動時や速度指令の変更時における
系の応答速度を早め、同時にハンチング等の不要
振動を防止することができ、同時に速度の誤差を
ゼロとすることができる。
As a result, it is possible to increase the response speed of the system when starting up or changing the speed command, and at the same time prevent unnecessary vibrations such as hunting, and at the same time, it is possible to reduce the speed error to zero.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理的構成を示すブロツク
図、第2図は第1図を伝達関数で表示したブロツ
ク図、第3図は本発明の1実施例の回路図、第4
図及び第5図はそれぞれ本発明実施例のマイクロ
コンピユータが行う演算を示すフローチヤート、
第6図は本発明の実施例に用いた速度検出回路の
回路図、第7図は第6図の動作波形図、第8図は
本発明実施例に用いたドライバの回路図、第9図
は第8図の動作波形図、第10図および第11図
は従来装置と本発明装置の起動時の応答を比較し
て示す図、第12図は従来装置のブロツク図であ
る。 1……PI回路、2……モータ、3……スイツ
チング回路、4……速度検出器、41……速度発
電機、42……速度検出回路、5……加速度検出
器、51……カウンタ、52……ラツチ、6……
マイクロコンピユータ、7……ドライバ、NC
…速度指令信号、11……速度信号n、16……
回転方向指令、17……起動信号。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing FIG. 1 using a transfer function, FIG. 3 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention, and FIG.
5 and 5 are flowcharts showing the calculations performed by the microcomputer according to the embodiment of the present invention, respectively.
Fig. 6 is a circuit diagram of the speed detection circuit used in the embodiment of the present invention, Fig. 7 is an operation waveform diagram of Fig. 6, Fig. 8 is a circuit diagram of the driver used in the embodiment of the present invention, and Fig. 9 8 is an operating waveform diagram, FIGS. 10 and 11 are diagrams showing a comparison of startup responses of the conventional device and the device of the present invention, and FIG. 12 is a block diagram of the conventional device. 1... PI circuit, 2... Motor, 3... Switching circuit, 4... Speed detector, 41... Speed generator, 42... Speed detection circuit, 5... Acceleration detector, 51... Counter, 52...Latsuchi, 6...
Microcomputer, 7...driver, N C ...
...Speed command signal, 11...Speed signal n, 16...
Rotation direction command, 17...Start signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 スイツチング回路により駆動されるモータ
と、このモータの回転速度を検出する速度発電機
と、該速度発電機の出力を速度信号に変換する速
度検出回路と、該速度検出回路の出力と速度指令
値との差信号を生成する手段と、該差信号に比例
する比例項と該差信号の時間積分項とを生成する
手段とを備え、該比例項と時間積分項との和によ
り該スイツチング回路を駆動するようにしたモー
タの速度制御方法において、該モータの起動時、
または該速度指令値の変更時に所定の時間幅を設
定する手段を備え、該時間幅内における該速度信
号の変化幅より該モータの回転加速度を求め、該
回転加速度が該モータの負荷トルクや慣性能率に
より予め定めらる所定値より大きいときは該時間
積分項の係数を増加し、該回転加速度が該所定値
より小さいときは該時間積分項の係数を低減する
ようにしたことを特徴とするモータの速度制御方
法。 2 スイツチング回路により駆動されるモータ
と、このモータの回転速度を検出する速度発電機
と、該速度発電機の出力を速度信号に変換する速
度検出回路と、該速度検出回路の出力と速度指令
値との差信号を生成する手段と、該差信号に比例
する比例項と該差信号の時間積分項とを生成する
手段とを備え、該比例項と時間積分項との和によ
り該スイツチング回路を駆動するようにしたモー
タの速度制御装置において、 該モータの起動時、または該速度指令値の変更
時に所定の時間幅を設定する手段を備え、該時間
幅内における該速度信号の変化幅より該モータの
回転加速度を求め、該回転加速度が該モータの負
荷トルクや慣性能率により予め定めらる所定値よ
り大きいときは該時間積分項の係数を増加し、該
回転加速度が該所定値より小さいときは該時間積
分項の係数を低減する演算を行う演算装置を備え
たことを特徴とするモータの速度制御装置。
[Claims] 1. A motor driven by a switching circuit, a speed generator that detects the rotational speed of the motor, a speed detection circuit that converts the output of the speed generator into a speed signal, and the speed detection circuit. means for generating a difference signal between the output of the output and the speed command value, and means for generating a proportional term proportional to the difference signal and a time integral term of the difference signal, wherein the proportional term and the time integral term are In the motor speed control method in which the switching circuit is driven by the sum of
or means for setting a predetermined time width when changing the speed command value, the rotational acceleration of the motor is determined from the change width of the speed signal within the time width, and the rotational acceleration is calculated based on the load torque or inertia of the motor. The coefficient of the time integral term is increased when the rotational acceleration is larger than a predetermined value predetermined by efficiency, and the coefficient of the time integral term is decreased when the rotational acceleration is smaller than the predetermined value. Motor speed control method. 2. A motor driven by a switching circuit, a speed generator that detects the rotational speed of this motor, a speed detection circuit that converts the output of the speed generator into a speed signal, and the output of the speed detection circuit and a speed command value. and means for generating a proportional term proportional to the difference signal and a time integral term of the difference signal; A speed control device for a motor configured to drive the motor, comprising means for setting a predetermined time width when starting the motor or changing the speed command value, and determining the speed of the motor according to the change width of the speed signal within the time width. Determine the rotational acceleration of the motor, and when the rotational acceleration is larger than a predetermined value predetermined based on the load torque and inertia factor of the motor, increase the coefficient of the time integral term, and when the rotational acceleration is smaller than the predetermined value. A speed control device for a motor, comprising: an arithmetic device that performs an arithmetic operation to reduce a coefficient of the time integral term.
JP56107123A 1981-07-10 1981-07-10 Motor speed control method and speed control device Granted JPS589588A (en)

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