JPH0630585A - Variable torque motor - Google Patents
Variable torque motorInfo
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- JPH0630585A JPH0630585A JP4078945A JP7894592A JPH0630585A JP H0630585 A JPH0630585 A JP H0630585A JP 4078945 A JP4078945 A JP 4078945A JP 7894592 A JP7894592 A JP 7894592A JP H0630585 A JPH0630585 A JP H0630585A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】速度制御系と力制御系とを分離し、速度制御系
に対する電源電圧の制御を力制御系の制御と統合して行
うと共に、トルク検出の遅れに基づくトルク制御特性の
劣化を防止すること。
【構成】電機子２と界磁コイル３とを備えたモータ本体
１に対し、速度制御手段４０を備えて、電機子２の通電
電流を制御してモータ１の回転速度を外部指令に追従さ
せ、力制御手段５０を備えて、界磁コイル３の通電電流
を制御してモータ１のトルクを外部指令に追従させ、電
圧制御手段１２を備えて、力制御手段からの制御信号に
応じて速度制御手段に供給する電源電圧を制御するトル
ク可変型モータにおいて、トルク変化検出部１３を設け
て、電機子２の電流と界磁コイル３の電流とに基づいて
モータの負荷トルク変化率を算出し、この信号をトルク
検出信号の内側でフィードバックさせる。
(57) Abstract: OBJECTIVE separates the speed control system and the force control system, the line control of the power supply voltage for the speed control system integrates the control of the force control system
At the same time, prevent deterioration of torque control characteristics due to delay in torque detection . [Structure] A motor body 1 having an armature 2 and a field coil 3 is provided with a speed control means 40 to control an energization current of the armature 2 so that the rotation speed of the motor 1 follows an external command. , A force control means 50 is provided to control a current flowing through the field coil 3 to cause the torque of the motor 1 to follow an external command, and a voltage control means 12 is provided to provide a speed according to a control signal from the force control means. In the variable torque motor for controlling the power supply voltage supplied to the control means, the torque change detection unit 13 is provided, and based on the current of the armature 2 and the current of the field coil 3.
Calculate the load torque change rate of the motor and use this signal as the torque.
Feedback is provided inside the detection signal.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車や産業用ロ
ボットの駆動用モータ等の用途に対して好適な制御用直
流モータに関し、特に速度，位置の他に力（トルク）の
制御を行うことができるトルク可変型モータに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control DC motor suitable for use as a drive motor for an electric vehicle or an industrial robot, and particularly for controlling force (torque) in addition to speed and position. The present invention relates to a variable torque motor that can be used.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２は、従来のトルク可変型モータの構
成例を示したものであって、符号１は、電機子２と界磁
コイル３とを有する他励界磁モータ、符号４Ａは、他励
界磁モータ１における電機子２の位置を検出してパルス
を発生するパルス発生器、符号５は、外部からの位置指
令とパルス発生器４Ａのパルス位置とから他励界磁モー
タ１に対する速度指令信号を発生するメインコントロー
ラ、符号６Ａは、パルス発生器４Ａのパルス周波数をＦ
／Ｖ変換して電圧レベルの速度検出信号を発生する周波
数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換器、符号７は、メインコントロ
ーラ５の速度指令信号とＦ／Ｖ変換器６Ａの速度検出信
号とから速度偏差を求める減算器、符号８Ａは、この速
度偏差に応じて他励界磁モータ１に対して電機子電流を
供給するＰＷＭ回路、符号９は、他励界磁モータ１のト
ルクを検出してトルク検出信号を発生するトルクセン
サ、符号１０は、外部からの力指令とトルクセンサ９の
トルク検出信号とから他励界磁モータ１に対する力指令
信号を発生する力制御コントローラ、符号１１は、この
力指令信号に応じて他励界磁モータ１に対して界磁電流
を供給するカレントレギュレータ、符号１２は、力制御
コントローラ１０からの制御信号に応じてＰＷＭ回路８
Ａに供給する電源電圧を制御するボルテージレギュレー
タである。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows an example of the configuration of a conventional torque variable motor, where reference numeral 1 is a separately excited field motor having an armature 2 and a field coil 3, and reference numeral 4A is. , A pulse generator for detecting the position of the armature 2 in the separately excited field motor 1 to generate a pulse, reference numeral 5 denotes a separately excited field motor 1 from the position command from the outside and the pulse position of the pulse generator 4A. The main controller 6A for generating a speed command signal for the
A frequency / voltage (F / V) converter that performs / V conversion to generate a speed detection signal of a voltage level. Reference numeral 7 indicates a speed from the speed command signal of the main controller 5 and the speed detection signal of the F / V converter 6A. A subtracter for obtaining the deviation, reference numeral 8A is a PWM circuit for supplying an armature current to the separately excited field motor 1 according to the speed deviation, and reference numeral 9 is for detecting the torque of the separately excited field motor 1. A torque sensor for generating a torque detection signal, reference numeral 10 is a force control controller for generating a force command signal for the separately excited field motor 1 from a force command from the outside and a torque detection signal of the torque sensor 9, and reference numeral 11 is this. A current regulator for supplying a field current to the separately excited field motor 1 according to the force command signal, reference numeral 12 is a PWM circuit 8 according to a control signal from the force controller 10.
It is a voltage regulator that controls the power supply voltage supplied to A.
【０００３】メインコントローラ５は、パルス発生器４
Ａからの他励界磁モータ１の回転に応じたパルスによっ
て、位置の情報をフィードバックされて、他励界磁モー
タ１の回転速度を外部指令に追従させる速度指令信号を
発生する。減算器７は、この速度指令信号と、Ｆ／Ｖ変
換器６Ａによって発生した速度検出信号とから速度偏差
を求める。ＰＷＭ回路８Ａは、ＰＷＭ（パルス幅変調）
動作によって、この速度偏差に応じてパルス幅が変化す
る電流を発生して、電機子２に供給することによって、
他励界磁モータ１の速度制御が行われる。The main controller 5 includes a pulse generator 4
Position information is fed back by a pulse corresponding to the rotation of the separately excited field motor 1 from A, and a speed command signal for causing the rotation speed of the separately excited field motor 1 to follow an external command is generated. The subtractor 7 obtains a speed deviation from this speed command signal and the speed detection signal generated by the F / V converter 6A. The PWM circuit 8A has a PWM (pulse width modulation)
By generating an electric current whose pulse width changes according to this speed deviation and supplying it to the armature 2,
The speed of the separately excited field motor 1 is controlled.
【０００４】また、力制御コントローラ１０は、トルク
センサ９からの、他励界磁モータ１の発生するトルクの
大きさを示すトルク検出信号をフィードバックされて、
他励界磁モータ１の発生するトルクの大きさを、外部か
らの力指令に追従させる力指令信号を発生する。カレン
トレギュレータ１１はこの力指令信号に応じて大きさが
変化する電流を発生して、界磁コイル３に供給すること
によって、他励界磁モータ１の力制御が行われる。これ
と同時に、力制御コントローラ１０は、ボルテージレギ
ュレータ１２に対する制御信号を発生する。The force controller 10 is fed back with a torque detection signal from the torque sensor 9 indicating the magnitude of the torque generated by the separately excited field motor 1,
A force command signal that causes the magnitude of the torque generated by the separately excited field motor 1 to follow a force command from the outside is generated. The current regulator 11 generates a current whose magnitude changes according to the force command signal and supplies it to the field coil 3 to control the force of the separately excited field motor 1. At the same time, the force controller 10 generates a control signal for the voltage regulator 12.
【０００５】ボルテージレギュレータ１２は、力制御コ
ントローラ１０からの制御信号に応じて大きさが変化す
る出力電圧Ｖ0 を発生し、ＰＷＭ回路８Ａに供給するこ
とによって、他励界磁モータ１の発生するトルクを一定
に保つようにする。The voltage regulator 12 generates an output voltage V 0 whose magnitude changes in accordance with a control signal from the force controller 10 and supplies it to the PWM circuit 8A to generate it in the separately excited field motor 1. Try to keep the torque constant.
【０００６】このように、図２に示されたトルク可変型
モータでは、力（トルク）の制御ループが、速度（位
置）の制御ループから分離しているので、明確なアルゴ
リズムによる制御を行って、トルク制御特性を向上する
ことができるとともに、ボルテージレギュレータの発生
電圧の制御を介して、電機子２に供給する電圧の制御
を、界磁コイル３に供給する電流の制御と統合して行う
ことができるので、電源電圧等の外的要因の変化に基づ
くトルクの変動を防止することができる。As described above, in the variable torque motor shown in FIG. 2, since the force (torque) control loop is separated from the speed (position) control loop, control is performed by a clear algorithm. The torque control characteristic can be improved, and the control of the voltage supplied to the armature 2 can be integrated with the control of the current supplied to the field coil 3 through the control of the voltage generated by the voltage regulator. Therefore, it is possible to prevent fluctuations in torque due to changes in external factors such as the power supply voltage.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように、図２に示
された従来のトルク可変型モータにおいては、力制御コ
ントローラは、トルク検出信号をフィードバックされ
て、他励界磁モータ１の発生するトルクの大きさを、外
部からの力指令に追従させる力指令信号を発生し、カレ
ントレギュレータ１１はこの力指令信号に応じて他励界
磁モータ１の界磁電流を変化させることによって、他励
界磁モータ１の力制御を行い、さらに、力制御コントロ
ーラからの制御信号に応じて、ボルテージレギュレータ
１２からＰＷＭ回路に供給する電圧を制御することによ
って、トルク制御特性を改善するようにしている。As described above, in the conventional torque variable type motor shown in FIG. 2, the force controller is fed back with the torque detection signal to generate the separately excited field motor 1. A force command signal that causes the magnitude of the torque to follow a force command from the outside is generated, and the current regulator 11 changes the field current of the separately excited field motor 1 according to the force command signal, thereby separately exciting the field motor. The torque control characteristic is improved by controlling the force of the field motor 1 and controlling the voltage supplied from the voltage regulator 12 to the PWM circuit according to the control signal from the force controller.
【０００８】しかしながら、実際にはトルク制御特性は
必ずしも十分には改善されない。特になんらかの原因に
よって負荷やモータの発生トルクが変化した場合でも、
負荷の有する慣性に基づく、いわゆるフライホィール効
果によるトルク検出の遅れが大きいために、制御に時間
的遅れが生じてトルクの過渡的な変動が大きくなること
を避けられず、力指令に追従するトルク特性を保証する
ことができないという問題があった。However, in reality, the torque control characteristic is not always sufficiently improved. In particular, even if the load or the torque generated by the motor changes for some reason,
Due to the large delay in torque detection due to the so-called flywheel effect, which is based on the inertia of the load, it is unavoidable that there is a time delay in control and a large transient fluctuation in torque. There is a problem that the characteristics cannot be guaranteed.
【０００９】[0009]
【発明の効果】本発明は、このような従来技術の有する
不都合を改善し、特に負荷の変動に対して、リアルタイ
ムでこれに対応して、所定のトルクを可変出力すること
ができる、トルク可変型モータを提供することを、その
目的とする。Industrial Applicability The present invention has improved the disadvantages of the prior art, and in particular, it is possible to variably output a predetermined torque in response to a load change in real time, and a variable torque can be output. It is an object to provide a mold motor.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】トルク可変型モータにお
いては、電機子（２）と界磁コイル（３）とを備えたモ
ータ本体（１）に対して、速度制御手段（４０）を備え
て、電機子（２）に対する通電電流を制御してモータ
（１）の回転速度を外部指令に追従させ、力制御手段
（５０）を備えて、界磁コイル（３）に対する通電電流
を制御してモータ（１）のトルクを外部指令に追従させ
るとともに、電圧制御手段（１２）を備えて、力制御手
段からの制御信号に応じて速度制御手段に供給する電源
電圧を制御することによってトルク制御特性を向上させ
る。本発明の場合は、このようなトルク可変型モータに
対して、負荷検出部（１３）を設けて、電機子（２）の
電流と界磁コイル（３）の電流とモータ（１）の回転速
度とからモータ（１）の負荷を算出し、算出された負荷
に応じて電圧制御手段（１２）に対する力制御手段（５
０）からの制御量を修正することによって、負荷変動に
応じたリアルタイムのトルク制御を可能にする。In a variable torque type motor, a speed control means (40) is provided for a motor body (1) having an armature (2) and a field coil (3). , Controlling the energizing current to the armature (2) so that the rotation speed of the motor (1) follows an external command, and providing a force control means (50) to control the energizing current to the field coil (3). The torque control characteristic is provided by causing the torque of the motor (1) to follow an external command, and having a voltage control means (12) to control the power supply voltage supplied to the speed control means according to the control signal from the force control means. Improve. In the case of the present invention, a load detection unit (13) is provided for such a torque variable motor so that the current of the armature (2), the current of the field coil (3) and the rotation of the motor (1). The load of the motor (1) is calculated from the speed and the force control means (5) for the voltage control means (12) is calculated according to the calculated load.
By correcting the control amount from 0), real-time torque control according to load fluctuations is possible.
【００１１】[0011]
【作用】図３は、他励モータのトルク特性を説明するも
のであって、横軸に回転数（Ｎ）を示し、縦軸にトルク
（Ｔ）を示している。他励モータのトルクは、次式によ
って示される。FIG. 3 is a diagram for explaining the torque characteristic of the separately excited motor, in which the horizontal axis represents the rotation speed (N) and the vertical axis represents the torque (T). The torque of the separately excited motor is expressed by the following equation.
【００１２】 Ｔ＝ｋ2 ｋ3 ｉf （Ｖ−ｋ1 ｋ3 Ｎｉf ）／Ｒa （１）[0012] T = k 2 k 3 i f (V-k 1 k 3 Ni f) / R a (1)
【００１３】ここでＶ：電機子電圧，Ｒa ：電機子抵
抗，ｉf ：界磁電流，ｋ1 , ｋ2 , ｋ3 ：定数[0013] Here, V: armature voltage, R a: armature resistance, i f: field current, k 1, k 2, k 3: constant
【００１４】図３のトルク特性における縦軸上の点は、
各トルク特性における回転数Ｎ＝０のときのトルクすな
わち拘束トルクを示し、その値は、ｋ2 ｋ3 ｉa ｉf に
よっで示される。ここでｉa は電機子電流である。また
横軸上の点は、トルクＴ＝０のときの回転数すなわち無
負荷回転数を示し、その値はＶ／ｋ1 ｋ3 ｉf である。The point on the vertical axis in the torque characteristic of FIG.
The torque when the number of revolutions N = 0 in each torque characteristic, that is, the restraint torque is shown, and the value is shown by k 2 k 3 i a i f . Where i a is the armature current. The point on the horizontal axis indicates the rotation speed when the torque T = 0, that is, the no-load rotation speed, and the value is V / k 1 k 3 if .
【００１５】図３から明らかなように、トルク特性は、
電機子電圧Ｖが増大すると平行移動してトルク，回転数
ともに増加する。電機子電圧Ｖが一定のとき、界磁電流
ｉfが増加すると、特性の傾斜が大きくなって、トルク
が増大するとともに回転数が減少し、界磁電流ｉf が減
少すると、特性の傾斜が小さくなって、トルクが減少す
るとともに回転数が増大する。As is apparent from FIG. 3, the torque characteristic is
When the armature voltage V increases, the armature voltage V moves in parallel and both torque and rotation speed increase. When the field current i f increases when the armature voltage V is constant, the slope of the characteristic increases, the torque increases and the rotation speed decreases, and when the field current if decreases, the slope of the characteristic decreases. It becomes smaller, the torque decreases, and the rotation speed increases.
【００１６】トルク可変型モータにおいては、上述の他
励界磁モータにおいて、速度制御系と力制御系とを分離
することによって、それぞれの制御特性を向上させると
ともに、力制御系からの制御信号によって速度制御系に
対する電源制御系を制御することによって、所要の可変
トルク特性を得るようにしている。In the variable-torque motor, the speed control system and the force control system are separated from each other in the above-mentioned other-excitation magnetic motor to improve the control characteristics thereof, and the control signal from the force control system is used. The required variable torque characteristic is obtained by controlling the power supply control system for the speed control system.
【００１７】この際、力制御系においては、モータのト
ルクを外界トルクセンサによって検出し、この検出量を
用いてトルクの追従制御を行うっている。しかしなが
ら、外界トルクセンサは、外界へ作用するトルクの大き
さによって、モータの発生トルクを検出するものであ
り、外界トルクセンサとモータの間には、その質量によ
って定まる慣性を有する負荷が介在するため、慣性の影
響（フライホィール効果）によって、負荷やモータの発
生トルクが変動しても、外界トルクセンサにおけるトル
ク検出値は直ちに追従して変化しない。このようなトル
ク検出の遅れに基づいて制御の遅れを生じ、、過渡的な
トルク変動が大きくなる。At this time, in the force control system, the torque of the motor is detected by the external torque sensor, and the follow-up control of the torque is performed using the detected amount. However, the external torque sensor detects the torque generated by the motor according to the magnitude of the torque acting on the external world, and a load having an inertia determined by its mass is interposed between the external torque sensor and the motor. Even if the load or the torque generated by the motor changes due to the influence of the inertia (flywheel effect), the detected torque value in the external torque sensor does not immediately follow and change. A control delay is caused based on such a torque detection delay, resulting in a large transient torque fluctuation.
【００１８】そこで本発明のトルク可変型モータにおい
ては、電機子電流と界磁コイル電流の積によってトルク
を求め、これと速度との積によってモータ負荷を算出す
る。そしてこのようにして求められた負荷の大きさに応
じて、電源制御系に対する力制御系からの制御量を修正
することによって、慣性負荷の存在に基づく制御の遅れ
を少なくして、トルク制御特性をより向上させるように
している。Therefore, in the variable torque motor of the present invention, the torque is obtained by the product of the armature current and the field coil current, and the motor load is calculated by the product of this and the speed. Then, by adjusting the control amount from the force control system to the power supply control system according to the magnitude of the load thus obtained, the delay of control based on the presence of the inertial load is reduced, and the torque control characteristic is reduced. I try to improve.
【００１９】[0019]
【実施例】図１は、本発明の一実施例を示したものであ
って、図２におけると同じものを同じ番号で示し、符号
１はモータ本体である他励界磁モータ、符号１２は電圧
制御手段であるボルテージレギュレータ、符号１３は他
励界磁モータ１の負荷を算出する負荷検出部、符号１４
はボルテージレギュレータ１２に対する力制御コントロ
ーラ１０からの制御量を修正する制御レベル可変設定
部、符号１５は他励界磁モータ１に結合された慣性負荷
である。またメインコントローラ５において、符号２１
は位置指令と位置検出器４の位置検出信号とから位置偏
差を求める減算器、符号２２は位置偏差から速度指令信
号を発生する位置制御部、符号２３は、速度偏差から電
流指令信号を発生する速度制御部、符号２４は電流指令
信号と電流センサ２６からの電流検出信号とから電流偏
差を求める減算器、符号２５は電流偏差から電機子電流
を発生する電流制御部、符号２６，２７は電機子電流を
検出する電流センサ、符号２８は界磁コイル電流を検出
する電流センサ、符号２９は力指令と外界トルクセンサ
９のトルク検出信号とからトルク偏差を求める減算器、
符号３０はトルク偏差から力指令信号を発生する力制御
部、符号３１，３２は乗算器である。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, reference numeral 1 is a separately excited field motor which is a motor body, and reference numeral 12 is A voltage regulator which is a voltage control means, reference numeral 13 is a load detecting section for calculating the load of the separately excited field motor 1, and reference numeral 14
Is a control level variable setting unit that corrects the control amount from the force controller 10 for the voltage regulator 12, and reference numeral 15 is an inertial load coupled to the separately excited field motor 1. Further, in the main controller 5, reference numeral 21
Is a subtracter for obtaining a position deviation from the position command and the position detection signal of the position detector 4, reference numeral 22 is a position control section for generating a speed command signal from the position deviation, and reference numeral 23 is for generating a current command signal from the speed deviation. A speed controller, reference numeral 24 is a subtracter for obtaining a current deviation from a current command signal and a current detection signal from a current sensor 26, reference numeral 25 is a current control section for generating an armature current from the current deviation, and reference numerals 26 and 27 are electric machines. A current sensor that detects a child current, a reference numeral 28 is a current sensor that detects a field coil current, and a reference numeral 29 is a subtracter that obtains a torque deviation from a force command and a torque detection signal of the external torque sensor 9.
Reference numeral 30 is a force control unit that generates a force command signal from the torque deviation, and reference numerals 31 and 32 are multipliers.
【００２０】メインコントローラ５において、減算器２
１は、外部から与えられる位置指令と、位置検出器４か
らの位置検出信号との差を求めて、位置偏差を発生す
る。位置制御部２２は、この位置偏差に応じて、他励界
磁モータ１の位置を位置指令に追従させる速度指令信号
を発生する。減算器７は、この速度指令信号と、速度検
出器６からの速度検出信号との差を求めて、速度偏差を
発生する。In the main controller 5, the subtractor 2
Reference numeral 1 determines a difference between a position command given from the outside and a position detection signal from the position detector 4, and generates a position deviation. The position control unit 22 generates a speed command signal that causes the position of the separately excited field motor 1 to follow the position command according to the position deviation. The subtractor 7 obtains the difference between this speed command signal and the speed detection signal from the speed detector 6 to generate a speed deviation.
【００２１】速度サーボアンプ８において、速度制御部
２３は、減算器７からの速度偏差に応じて、電機子２に
対して供給する電流の大きさを指令する電流指令信号を
発生する。減算器２４は、電流指令信号と、電流センサ
２６において求められた電機子電流値との差を求めて、
電流偏差を発生する。電流制御部２５は、この電流偏差
に応じて、電機子２に電流を供給することによって、他
励界磁モータ１の速度制御が行われる。In the speed servo amplifier 8, the speed control section 23 generates a current command signal which commands the magnitude of the current supplied to the armature 2 in accordance with the speed deviation from the subtractor 7. The subtractor 24 obtains the difference between the current command signal and the armature current value obtained by the current sensor 26,
Generates current deviation. The current control unit 25 supplies a current to the armature 2 according to the current deviation to control the speed of the separately excited field motor 1.
【００２２】また、力制御コントローラ１０において、
減算器２９は、外部から与えられる力指令と、外界トル
クセンサ９からの、慣性負荷１５を介して外界へ作用す
るトルクの大きさを示すトルク検出信号との差を求め
て、トルク偏差を発生する。力制御部３０は、この力偏
差に応じて、力指令信号を発生する。In the force controller 10,
The subtractor 29 obtains the difference between the force command given from the outside and the torque detection signal from the external torque sensor 9 indicating the magnitude of the torque acting on the external via the inertial load 15 to generate a torque deviation. To do. The force control unit 30 generates a force command signal according to this force deviation.
【００２３】カレントレギュレータ１１はこの力指令信
号に応じて大きさが変化する電流を発生して、界磁コイ
ル３に供給することによって、他励界磁モータ１の力制
御が行われる。これと同時に、力制御コントローラ１０
は、ボルテージレギュレータ１２に対する制御信号を発
生する。The current regulator 11 generates a current whose magnitude changes according to the force command signal and supplies it to the field coil 3 to control the force of the separately excited field motor 1. At the same time, the force controller 10
Generates a control signal for the voltage regulator 12.
【００２４】ボルテージレギュレータ１２は、力制御コ
ントローラ１０からの制御信号に応じて大きさが変化す
る出力電圧Ｖ0 を発生し、速度サーボアンプ８に供給す
る。The voltage regulator 12 generates an output voltage V 0 whose magnitude changes according to a control signal from the force controller 10 and supplies it to the speed servo amplifier 8.
【００２５】負荷検出部１３において、乗算器３１は、
電流センサ２７からの電機子電流検出信号と、電流セン
サ２８からの界磁コイル電流検出信号とを乗算して、他
励界磁モータ１のトルクを表す信号Ｔm ＝ｋｉa ｉ
f （ｋは定数）を発生する。乗算器３２は、乗算器３１
の出力信号と速度検出器６からの速度検出信号とを乗算
して、他励界磁モータ１の負荷に対応する大きさを有す
る制御量修正信号を発生する。In the load detector 13, the multiplier 31 is
A signal T m = ki a i representing the torque of the separately excited field motor 1 is obtained by multiplying the armature current detection signal from the current sensor 27 and the field coil current detection signal from the current sensor 28.
Generate f (k is a constant). The multiplier 32 is the multiplier 31.
Is multiplied by the speed detection signal from the speed detector 6 to generate a control amount correction signal having a magnitude corresponding to the load of the separately excited field motor 1.
【００２６】制御レベル可変設定部１４は、負荷検出部
１３からの制御量修正信号に応じて、力制御コントロー
ラ１０から発生する制御信号の大きさを修正して、ボル
テージレギュレータ１２に与える。The control level variable setting unit 14 corrects the magnitude of the control signal generated from the force controller 10 according to the control amount correction signal from the load detection unit 13 and supplies it to the voltage regulator 12.
【００２７】このように、図１に示されたトルク可変型
モータでは、ボルテージレギュレータの発生電圧の制御
を介して、電機子２に供給する電圧の制御を、界磁コイ
ル３に供給する電流の制御と統合して行うことによっ
て、電源電圧等の外的要因の変化に基づくトルクの変動
を防止するとともに、この際、負荷検出部１３によっ
て、電機子電流検出信号と界磁コイル電流検出信号と速
度検出信号とから、直接、他励界磁モータの負荷を検出
して、力制御コントローラからボルテージレギュレータ
に与える制御信号の大きさを修正するようにしたので、
他励界磁モータと外界トルクセンサとの間に介在する慣
性負荷１５の影響に基づく制御の遅れの影響を除去し
て、負荷の変動に対してリアルタイムで対応して、所定
トルクを可変出力することができる。As described above, in the variable torque motor shown in FIG. 1, the voltage supplied to the armature 2 is controlled by the voltage supplied to the field coil 3 by controlling the voltage generated by the voltage regulator. By performing the integration with the control, it is possible to prevent the torque from changing due to a change in an external factor such as the power supply voltage, and at this time, the load detection unit 13 detects the armature current detection signal and the field coil current detection signal. Since the load of the separately excited field motor is directly detected from the speed detection signal and the magnitude of the control signal given to the voltage regulator from the force control controller is corrected,
The influence of the control delay due to the influence of the inertial load 15 interposed between the separately excited field motor and the external torque sensor is removed, and a predetermined torque is variably output in response to a load change in real time. be able to.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
ルク可変型モータにおいて、外界トルクセンサにおけ
る、負荷や発生トルクの変化に基づくトルク検出の遅れ
に基づく、力制御の遅れを少なくして、特に過渡的なト
ルク制御特性を改善することができる。従って、外的要
因の変動にリアルタイムに応答して、所望のトルク可変
特性を発揮する、トルク可変型モータを実現することが
可能となる。As described above, according to the present invention, in the torque variable motor, the delay of the force control based on the delay of the torque detection based on the change of the load or the generated torque in the external torque sensor is reduced. In particular, transient torque control characteristics can be improved. Therefore, it becomes possible to realize a torque variable motor that exhibits desired torque variable characteristics in response to changes in external factors in real time.
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an exemplary embodiment of the present invention.
【図２】従来のトルク可変型モータの構成例を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a conventional torque variable motor.
【図３】他励モータのトルク特性を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating torque characteristics of a separately excited motor.
１ モータ ２ 電機子 ３ 界磁コイル １２ 電圧制御手段 １３ 負荷検出部 ４０ 速度制御手段 ５０ 力制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 2 Armature 3 Field coil 12 Voltage control means 13 Load detection part 40 Speed control means 50 Force control means
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年５月３１日[Submission date] May 31, 1993
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【書類名】 明細書[Document name] Statement
【発明の名称】 トルク可変型モータ[Title of Invention] Variable torque motor
【特許請求の範囲】[Claims]
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車や産業用ロ
ボットの駆動用モータ等の用途に対して好適な制御用直
流モータに関し、特に速度，位置の他に力（トルク）の
制御を行うことができるトルク可変型モータに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control DC motor suitable for use as a drive motor for electric vehicles and industrial robots, and particularly for controlling force (torque) in addition to speed and position. The present invention relates to a variable torque motor that can be used.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３は、従来のトルク可変型モータの構
成例を示したものであって、符号１は、電機子２と界磁
コイル３とを有する他励界磁モータ、符号４Ａは、他励
界磁モータ１における電機子２の位置を検出してパルス
を発生するパルス発生器、符号５は、外部からの位置指
令とパルス発生器４Ａのパルス位置とから他励界磁モー
タ１に対する速度指令信号を発生するメインコントロー
ラ、符号６Ａは、パルス発生器４Ａのパルス周波数をＦ
／Ｖ変換して電圧レベルの速度検出信号を発生する周波
数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換器、符号７は、メインコントロ
ーラ５の速度指令信号とＦ／Ｖ変換器６Ａの速度検出信
号とから速度偏差を求める減算器、符号８Ａは、この速
度偏差に応じて他励界磁モータ１に対して電機子電流を
供給するＰＷＭ回路、符号９は、他励界磁モータ１のト
ルクを検出してトルク検出信号を発生するトルクセン
サ、符号１０は、外部からの力指令とトルクセンサ９の
トルク検出信号とから他励界磁モータ１に対する力指令
信号を発生する力制御コントローラ、符号１１は、この
力指令信号に応じて他励界磁モータ１に対して界磁電流
を供給するカレントレギュレータ、符号１２は、力制御
コントローラ１０からの制御信号に応じてＰＷＭ回路８
Ａに供給する電源電圧を制御するボルテージレギュレー
タである。2. Description of the Related Art FIG . 3 shows an example of the configuration of a conventional variable torque motor. Reference numeral 1 is a separately excited field motor having an armature 2 and a field coil 3, and reference numeral 4A is. , A pulse generator for detecting the position of the armature 2 in the separately excited field motor 1 to generate a pulse, reference numeral 5 denotes a separately excited field motor 1 from the position command from the outside and the pulse position of the pulse generator 4A. The main controller 6A for generating a speed command signal for the
A frequency / voltage (F / V) converter that performs / V conversion to generate a speed detection signal of a voltage level. Reference numeral 7 indicates a speed from the speed command signal of the main controller 5 and the speed detection signal of the F / V converter 6A. A subtracter for obtaining the deviation, reference numeral 8A is a PWM circuit for supplying an armature current to the separately excited field motor 1 according to the speed deviation, and reference numeral 9 is for detecting the torque of the separately excited field motor 1. A torque sensor that generates a torque detection signal, reference numeral 10 is a force control controller that generates a force command signal for the separately excited field motor 1 from a force command from the outside and a torque detection signal from the torque sensor 9, and reference numeral 11 is this. A current regulator for supplying a field current to the separately excited field motor 1 according to the force command signal, reference numeral 12 is a PWM circuit 8 according to a control signal from the force controller 10.
It is a voltage regulator that controls the power supply voltage supplied to A.
【０００３】メインコントローラ５は、パルス発生器４
Ａからの他励界磁モータ１の回転に応じたパルスによっ
て、位置の情報をフィードバックされて、他励界磁モー
タ１の回転速度を外部指令に追従させる速度指令信号を
発生する。減算器７は、この速度指令信号と、Ｆ／Ｖ変
換器６Ａによって発生した速度検出信号とから速度偏差
を求める。ＰＷＭ回路８Ａは、ＰＷＭ（パルス幅変調）
動作によって、この速度偏差に応じてパルス幅が変化す
る電流を発生して、電機子２に供給することによって、
他励界磁モータ１の速度制御が行われる。The main controller 5 includes a pulse generator 4
Position information is fed back by a pulse corresponding to the rotation of the separately excited field motor 1 from A, and a speed command signal for causing the rotation speed of the separately excited field motor 1 to follow an external command is generated. The subtractor 7 obtains a speed deviation from this speed command signal and the speed detection signal generated by the F / V converter 6A. The PWM circuit 8A has a PWM (pulse width modulation)
By generating an electric current whose pulse width changes according to this speed deviation and supplying it to the armature 2,
The speed of the separately excited field motor 1 is controlled.
【０００４】また、力制御コントローラ１０は、トルク
センサ９からの、他励界磁モータ１の発生するトルクの
大きさを示すトルク検出信号をフィードバックされて、
他励界磁モータ１の発生するトルクの大きさを、外部か
らの力指令に追従させる力指令信号を発生する。カレン
トレギュレータ１１はこの力指令信号に応じて大きさが
変化する電流を発生して、界磁コイル３に供給すること
によって、他励界磁モータ１の力制御が行われる。これ
と同時に、力制御コントローラ１０は、ボルテージレギ
ュレータ１２に対する制御信号を発生する。The force controller 10 is fed back with a torque detection signal from the torque sensor 9 indicating the magnitude of the torque generated by the separately excited field motor 1,
A force command signal that causes the magnitude of the torque generated by the separately excited field motor 1 to follow a force command from the outside is generated. The current regulator 11 generates a current whose magnitude changes according to the force command signal and supplies it to the field coil 3 to control the force of the separately excited field motor 1. At the same time, the force controller 10 generates a control signal for the voltage regulator 12.
【０００５】ボルテージレギュレータ１２は、力制御コ
ントローラ１０からの制御信号に応じて大きさが変化す
る出力電圧Ｖ0 を発生し、ＰＷＭ回路８Ａに供給するこ
とによって、他励界磁モータ１の発生するトルクを一定
に保つようにする。The voltage regulator 12 generates an output voltage V 0 whose magnitude changes in accordance with a control signal from the force controller 10 and supplies it to the PWM circuit 8A to generate it in the separately excited field motor 1. Try to keep the torque constant.
【０００６】このように、図３に示されたトルク可変型
モータでは、力（トルク）の制御ループが、速度（位
置）の制御ループから分離しているので、明確なアルゴ
リズムによる制御を行ってトルク制御特性を向上するこ
とができるとともに、ボルテージレギュレータの発生電
圧の制御を介して、電機子２に供給する電圧の制御を、
界磁コイル３に供給する電流の制御と統合して行うこと
ができるので、電源電圧等の外的要因の変化に基づくト
ルクの変動を防止することができる。As described above, in the variable torque motor shown in FIG. 3, since the force (torque) control loop is separated from the speed (position) control loop, control using a clear algorithm is performed. The torque control characteristic can be improved, and the voltage supplied to the armature 2 can be controlled by controlling the voltage generated by the voltage regulator.
Since this can be integrated with the control of the current supplied to the field coil 3, it is possible to prevent the torque from varying due to changes in external factors such as the power supply voltage.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように、図３に示
された従来のトルク可変型モータにおいては、力制御コ
ントローラは、トルク検出信号をフィードバックされ
て、他励界磁モータ１の発生するトルクの大きさを、外
部からの力指令に追従させる力指令信号を発生し、カレ
ントレギュレータ１１はこの力指令信号に応じて他励界
磁モータ１の界磁電流を変化させることによって、他励
界磁モータ１の力制御を行い、さらに、力制御コントロ
ーラからの制御信号に応じて、ボルテージレギュレータ
１２からＰＷＭ回路に供給する電圧を制御することによ
って、トルク制御特性を改善するようにしている。As described above, in the conventional torque variable motor shown in FIG. 3 , the force controller is fed back with the torque detection signal to generate the separately excited field motor 1. A force command signal that causes the magnitude of the torque to follow a force command from the outside is generated, and the current regulator 11 changes the field current of the separately excited field motor 1 according to the force command signal, thereby separately exciting the field motor. The torque control characteristic is improved by controlling the force of the field motor 1 and controlling the voltage supplied from the voltage regulator 12 to the PWM circuit according to the control signal from the force controller.
【０００８】しかしながら、実際にはトルク制御特性は
必ずしも十分には改善されない。特になんらかの原因に
よって負荷やモータの発生トルクが変化した場合でも、
負荷の有する慣性に基づく、いわゆるフライホィール効
果によるトルク検出の遅れが大きいために、制御に時間
的遅れが生じてトルクの過渡的な変動が大きくなること
を避けられず、トルク指令に追従するトルク特性を保証
することができないという問題があった。However, in reality, the torque control characteristic is not always sufficiently improved. In particular, even if the load or the torque generated by the motor changes for some reason,
Based on inertia with load, because the delay of the torque detection by the so-called flywheel effect is large, unavoidable that transient variations in the torque increases time delay in control occurs, it follows the torque command torque There is a problem that the characteristics cannot be guaranteed.
【０００９】これを更に詳述する。まず、図４に他励モ
ータのトルク特性を示す。この図４においては、横軸に
回転数（Ｎ）を示し、縦軸にトルク（Ｔ）を示してい
る。他励モータのトルクは、次式によって示される。 This will be described in more detail. First, see Figure 4
The torque characteristics of the motor are shown. In Fig. 4, the horizontal axis is
The rotation speed (N) is shown, and the vertical axis shows the torque (T).
It The torque of the separately excited motor is expressed by the following equation.
【００１０】 Ｔ＝ｋ2 ｋ3 ｉf （Ｖ−ｋ1 ｋ3 Ｎｉf ）／Ｒa （１） [0010] T = k 2 k 3 i f (V-k 1 k 3 Ni f) / R a (1)
【００１１】ここでＶ：電機子電圧，Ｒa ：電機子抵
抗，ｉf ：界磁電流，ｋ1 , ｋ2 , ｋ3 ：定数 Here, V: armature voltage, R a : armature resistance
Anti, i f: field current, k 1, k 2, k 3: constant
【００１２】図４のトルク特性における縦軸上の点は、
各トルク特性における回転数Ｎ＝０のときのトルクすな
わち拘束トルクを示し、その値は、ｋ2 ｋ3 ｉa ｉf に
よっで示される。ここでｉa は電機子電流である。また
横軸上の点は、トルクＴ＝０のときの回転数すなわち無
負荷回転数を示し、その値はＶ／ｋ1 ｋ3 ｉf である。 The point on the vertical axis in the torque characteristic of FIG .
Torque flow when the rotation speed N = 0 in each torque characteristic
In other words, it shows the restraint torque, and its value is k 2 k 3 i a i f
Is indicated by Where i a is the armature current. Also
The points on the horizontal axis are the number of revolutions when torque T = 0, that is,
The load rotation speed is shown, and its value is V / k 1 k 3 if .
【００１３】図４から明らかなように、トルク特性は、
電機子電圧Ｖが増大すると平行移動してトルク，回転数
ともに増加する。電機子電圧Ｖが一定のとき、界磁電流
ｉfが増加すると、特性の傾斜が大きくなって、トルク
が増大するとともに回転数が減少し、界磁電流ｉf が減
少すると、特性の傾斜が小さくなって、トルクが減少す
るとともに回転数が増大する。 As is apparent from FIG . 4, the torque characteristic is
When the armature voltage V increases, the motor moves in parallel and the torque and rotation speed
Both increase. Field current when the armature voltage V is constant
When i f increases, the slope of the characteristic increases and the torque
, The rotational speed decreases, and the field current if decreases.
If it is less, the inclination of the characteristic becomes smaller and the torque decreases.
The number of rotations increases as the speed increases.
【００１４】トルク可変型モータにおいては、上述の他
励界磁モータにおいて、速度制御系と力制御系とを分離
することによって、それぞれの制御特性を向上させると
ともに、力制御系からの制御信号によって速度制御系に
対する電源制御系を制御することによって、所要の可変
トルク特性を得るようにしている。 In the variable torque type motor, other than the above
Separates the speed control system and force control system in the field motor
By improving the control characteristics of each
In both cases, the speed control system is controlled by the control signal from the force control system.
By controlling the power supply control system for the
The torque characteristic is obtained.
【００１５】この際、力制御系においては、モータのト
ルクを外界トルクセンサによって検出し、この検出量を
用いてトルクの追従制御を行うっている。しかしなが
ら、外界トルクセンサは、外界へ作用するトルクの大き
さによって、モータの発生トルクを検出するものであ
り、外界トルクセンサとモータの間には、その質量によ
って定まる慣性を有する負荷が介在するため、慣性の影
響（フライホィール効果）によって、負荷やモータの発
生トルクが変動しても、外界トルクセンサにおけるトル
ク検出値は直ちに追従して変化しない。このようなトル
ク検出の遅れに基づいて制御の遅れを生じ、過渡的なト
ルク変動が大きくなる、という不都合があった。 At this time, in the force control system, the motor
The torque is detected by the external torque sensor and this detected amount is
It is used to control the tracking of torque. But Naga
The external torque sensor has a large torque applied to the external world.
Is used to detect the torque generated by the motor.
Between the external torque sensor and the motor due to its mass.
Since there is a load with an inertia determined by
Due to the sound (flywheel effect), the load and motor
Even if the raw torque fluctuates, the torque in the external torque sensor
The detected value does not change immediately following the change. Such a tor
Control delay based on the delay in clock
There was the inconvenience that the fluctuation of the rook became large.
【００１６】[ 0016 ]
【発明の目的】本発明は、このような従来技術の有する
不都合を改善し、特に負荷の変動に対して、リアルタイ
ムでこれに対応して、所定のトルクを可変出力すること
ができる、トルク可変型モータを提供することを、その
目的とする。It is an object of the present invention to improve the above disadvantages of the prior art and, in particular, to a variable torque capable of variably outputting a predetermined torque in response to a load change in real time. It is an object to provide a mold motor.
【００１７】[ 0017 ]
【課題を解決するための手段】トルク可変型モータにお
いては、電機子２と界磁コイル３とを備えたモータ本体
１に対して、速度制御手段４０を備えて、電機子２に対
する通電電流を制御してモータ１の回転速度を外部指令
に追従させ、トルク制御手段５０を備えて、界磁コイル
３に対する通電電流を制御してモータ１のトルクを外部
指令に追従させるとともに、電圧制御手段１２を備え
て、力制御手段からの制御信号に応じて速度制御手段に
供給する電源電圧を制御することによってトルク制御特
性を向上させる。本発明の場合は、このようなトルク可
変型モータに対して、トルク変化検出部１３を設けて、
電機子２の電流と界磁コイル３の電流とモータ１の回転
速度とからモータ１の負荷トルクを算出し、さらにこの
算出された負荷トルクを微分して変化量を得る。このト
ルク変化量をトルク制御ループのマイナーループとして
フィードバックすることにより、安定したサーボ系が構
成する。[Means for Solving the Problems] In the variable torque motor
In other words, the motor body including the armature 2 and the field coil 3
1, the speed control means 40 is provided, and
Control the energizing current to control the rotation speed of the motor 1 as an external command
The field coil
The torque of the motor 1 is controlled by controlling the current supplied to the motor 3
Provided with voltage control means 12 while following the command
The speed control means according to the control signal from the force control means.
By controlling the power supply voltage to be supplied, the torque control
Improve sex. In the case of the present invention, such torque
By providing the torque change detection unit 13 for the modified motor,
Current of armature 2, current of field coil 3 and rotation of motor 1
Calculate the load torque of the motor 1 from the speed and
The calculated load torque is differentiated to obtain the amount of change. This
The amount of change in torque is used as a minor loop of the torque control loop.
A stable servo system is constructed by feedback.
To achieve .
【００１８】[0018]
【作用】本発明のトルク可変型モータにおいては、電機
子電流と界磁コイル電流の積に基づいてトルクを求め、
これを微分することで、モータの負荷トルク変動を算出
する。そして、このようにして求められた負荷トルク変
化率をフィードバックすることにより慣性負荷の存在に
基づく制御の遅れを少なくして、トルク制御特性をより
向上させるようにしている。In variable torque motor of the present invention, determine the torque based on the product of the armature current and the field coil current,
Calculate the load torque fluctuation of the motor by differentiating this
To do . Then, the load torque variation obtained in this way
By feeding back the conversion rate, the control delay due to the presence of the inertial load is reduced, and the torque control characteristic is further improved.
【００１９】[0019]
【実施例】図１は、本発明の一実施例を示したものであ
って、図３におけると同じものを同じ番号で示し、符号
１はモータ本体である他励界磁モータ、符号１２は電圧
制御手段であるボルテージレギュレータ、符号１３は他
励界磁モータ１の負荷トルク変化率を算出するトルク変
化検出部、符号１４はボルテージレギュレータ１２に対
するトルク制御コントローラ１０からの制御量を修正す
る制御レベル可変設定部、符号１５は他励界磁モータ１
に結合された慣性負荷である。またメインコントローラ
５において、符号２１は位置指令と位置検出器４の位置
検出信号とから位置偏差を求める減算器、符号２２は位
置偏差から速度指令信号を発生する位置制御部、符号２
３は、速度偏差から電流指令信号を発生する速度制御
部、符号２４は電流指令信号と電流センサ２６からの電
流検出信号とから電流偏差を求める減算器、符号２５は
電流偏差から電機子電流を発生する電流制御部、符号２
６，２７は電機子電流を検出する電流センサ、符号２８
は界磁コイル電流を検出する電流センサ、符号２９は力
指令と外界トルクセンサ９のトルク検出信号とからトル
ク偏差を求める減算器、符号３０はトルク偏差から力指
令信号を発生する力制御部、符号３１は乗算器、符号３
２は微分器である。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and reference numeral 1 is a separately excited field motor which is a motor body, reference numeral 12 Is a voltage regulator which is a voltage control means, and reference numeral 13 is a torque change for calculating the load torque change rate of the separately excited field motor 1.
A variable detector , a reference numeral 14 is a control level variable setting portion for correcting the control amount from the torque controller 10 for the voltage regulator 12, and a reference numeral 15 is the other excitation field motor 1.
Is an inertial load coupled to. Further, in the main controller 5, reference numeral 21 is a subtractor for obtaining a position deviation from the position command and the position detection signal of the position detector 4, reference numeral 22 is a position control unit for generating a speed command signal from the position deviation, and reference numeral 2
Reference numeral 3 is a speed control unit for generating a current command signal from the speed deviation, reference numeral 24 is a subtracter for obtaining the current deviation from the current command signal and the current detection signal from the current sensor 26, and reference numeral 25 is the armature current from the current deviation. Generated current control unit, reference numeral 2
6, 27 are current sensors for detecting the armature current, and reference numeral 28
Is a current sensor for detecting the field coil current, reference numeral 29 is a subtracter for obtaining a torque deviation from the force command and the torque detection signal of the external torque sensor 9, reference numeral 30 is a force control unit for generating a force command signal from the torque deviation, Reference numeral 31 is a multiplier, reference numeral 3
2 is a differentiator.
【００２０】メインコントローラ５において、減算器２
１は、外部から与えられる位置指令と、位置検出器４か
らの位置検出信号との差を求めて、位置偏差を発生す
る。位置制御部２２は、この位置偏差に応じて、他励界
磁モータ１の位置を位置指令に追従させる速度指令信号
を発生する。減算器７は、この速度指令信号と、速度検
出器６からの速度検出信号との差を求めて、速度偏差を
発生する。In the main controller 5, the subtractor 2
Reference numeral 1 determines a difference between a position command given from the outside and a position detection signal from the position detector 4, and generates a position deviation. The position control unit 22 generates a speed command signal that causes the position of the separately excited field motor 1 to follow the position command according to the position deviation. The subtractor 7 obtains the difference between this speed command signal and the speed detection signal from the speed detector 6 to generate a speed deviation.
【００２１】速度サーボアンプ８において、速度制御部
２３は、減算器７からの速度偏差に応じて、電機子２に
対して供給する電流の大きさを指令する電流指令信号を
発生する。減算器２４は、電流指令信号と、電流センサ
２６において求められた電機子電流値との差を求めて、
電流偏差を発生する。電流制御部２５は、この電流偏差
に応じて、電機子２に電流を供給することによって、他
励界磁モータ１の速度制御が行われる。In the speed servo amplifier 8, the speed control section 23 generates a current command signal which commands the magnitude of the current supplied to the armature 2 in accordance with the speed deviation from the subtractor 7. The subtractor 24 obtains the difference between the current command signal and the armature current value obtained by the current sensor 26,
Generates current deviation. The current control unit 25 supplies a current to the armature 2 according to the current deviation to control the speed of the separately excited field motor 1.
【００２２】また、力制御コントローラ１０において、
減算器２９は、外部から与えられる力指令と、外界トル
クセンサ９からの、慣性負荷１５を介して外界へ作用す
るトルクの大きさを示すトルク検出信号との差を求め
て、トルク偏差を発生する。力制御部３０は、この力偏
差に応じて、力指令信号を発生する。In the force controller 10,
The subtractor 29 obtains the difference between the force command given from the outside and the torque detection signal from the external torque sensor 9 indicating the magnitude of the torque acting on the external via the inertial load 15 to generate a torque deviation. To do. The force control unit 30 generates a force command signal according to this force deviation.
【００２３】カレントレギュレータ１１はこの力指令信
号に応じて大きさが変化する電流を発生して、界磁コイ
ル３に供給することによって、他励界磁モータ１の力制
御が行われる。これと同時に、力制御コントローラ１０
は、ボルテージレギュレータ１２に対する制御信号を発
生する。The current regulator 11 generates a current whose magnitude changes according to the force command signal and supplies it to the field coil 3 to control the force of the separately excited field motor 1. At the same time, the force controller 10
Generates a control signal for the voltage regulator 12.
【００２４】ボルテージレギュレータ１２は、力制御コ
ントローラ１０からの制御信号に応じて大きさが変化す
る出力電圧Ｖ0 を発生し、速度サーボアンプ８に供給す
る。The voltage regulator 12 generates an output voltage V 0 whose magnitude changes according to a control signal from the force controller 10 and supplies it to the speed servo amplifier 8.
【００２５】負荷検出部１３において、乗算器３１は、
電流センサ２７からの電機子電流検出信号と、電流セン
サ２８からの界磁コイル電流検出信号とを乗算して、他
励界磁モータ１のトルクを表す信号Ｔm ＝ｋｉa ｉ
f （ｋは定数）を発生する。乗算器３２は、乗算器３１
の出力信号と速度検出器６からの速度検出信号とを乗算
して、他励界磁モータ１の負荷に対応する大きさを有す
る制御量修正信号を発生する。In the load detector 13, the multiplier 31 is
A signal T m = ki a i representing the torque of the separately excited field motor 1 is obtained by multiplying the armature current detection signal from the current sensor 27 and the field coil current detection signal from the current sensor 28.
Generate f (k is a constant). The multiplier 32 is the multiplier 31.
Is multiplied by the speed detection signal from the speed detector 6 to generate a control amount correction signal having a magnitude corresponding to the load of the separately excited field motor 1.
【００２６】制御レベル可変設定部１４は、負荷検出部
１３からの制御量修正信号に応じて、力制御コントロー
ラ１０から発生する制御信号の大きさを修正して、ボル
テージレギュレータ１２に与える。The control level variable setting unit 14 corrects the magnitude of the control signal generated from the force controller 10 according to the control amount correction signal from the load detection unit 13 and supplies it to the voltage regulator 12.
【００２７】このように、図１に示されたトルク可変型
モータでは、ボルテージレギュレータの発生電圧の制御
を介して、電機子２に供給する電圧の制御を、界磁コイ
ル３に供給する電流の制御と統合して行うことによっ
て、電源電圧等の外的要因の変化に基づくトルクの変動
を防止するとともに、この際、トルク変化検出部１３に
よって、電機子電流検出信号と界磁コイル電流検出信号
とから他励界磁モータの負荷トルク変化率を検出して、
これをトルク制御ループのマイナーループとしてフィー
ドバックすることにより、他励界磁モータと外界トルク
センサとの間に介在する慣性負荷１５の影響に基づく制
御の遅れの影響を除去して、負荷トルクの変動に対して
リアルタイムで対応して、所定トルクを可変出力するこ
とができる。As described above, in the variable torque motor shown in FIG. 1, the voltage supplied to the armature 2 is controlled by the voltage supplied to the field coil 3 by controlling the voltage generated by the voltage regulator. By being integrated with the control, the fluctuation of the torque due to the change of the external factor such as the power supply voltage is prevented, and at this time, the torque change detection unit 13 causes the armature current detection signal and the field coil current detection signal.
The load torque change rate of the separately excited field motor is detected from
This is used as a minor loop of the torque control loop.
By performing the feedback, the influence of the control delay due to the influence of the inertial load 15 interposed between the separately excited field motor and the external torque sensor is removed, and the fluctuation of the load torque is dealt with in real time. The predetermined torque can be variably output.
【００２８】次に、他の実施例を図２に基づいて説明す
る。この図２に示す実施例は、トルク変化検出器１３か
ら出力される修正量（時間微分量）を前述したカレント
レギュレータに入力するとともに、当該修正量について
はこれを前述したモータの電機子電流ｉa とその界磁電
流ｉf とに基づいて算定した点に特徴を有している。そ
の他の構成は、前述した図１の実施例と同一となってい
る。このようにしても、前述した図１の実施例と同一の
作用効果を備えたものとなっている。 Next, another embodiment will be described with reference to FIG.
It In the embodiment shown in FIG. 2, the torque change detector 13 is used.
The correction amount (time differential amount) output from
Input to the regulator and check the correction amount
Is the motor armature current i a and its field
It has a feature in that it is calculated based on the flow i f . So
The other structure is the same as that of the embodiment of FIG. 1 described above.
It Even in this case, the same as the embodiment of FIG.
It has a working effect.
【００２９】[ 0029 ]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
ルク可変型モータにおいて、外界トルクセンサにおけ
る、負荷や発生トルクの変化に基づくトルク検出の遅れ
に基づく、力制御の遅れを少なくして、特に過渡的なト
ルク制御特性を改善することができる。従って、外的要
因の変動にリアルタイムに応答して、所望のトルク可変
特性を発揮する、トルク可変型モータを実現することが
可能となる。As described above, according to the present invention, in the torque variable motor, the delay of the force control based on the delay of the torque detection based on the change of the load or the generated torque in the external torque sensor is reduced. In particular, transient torque control characteristics can be improved. Therefore, it becomes possible to realize a torque variable motor that exhibits desired torque variable characteristics in response to changes in external factors in real time.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an exemplary embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例の構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention.
【図３】従来のトルク可変型モータの構成例を示す図で
ある。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a conventional torque variable motor.
【図４】他励モータのトルク特性を説明する図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating torque characteristics of a separately excited motor.
【符号の説明】 １ モータ ２ 電機子 ３ 界磁コイル １２ 電圧制御手段 １３ トルク変化検出部 ４０ 速度制御手段 ５０ トルク制御手段 [Description of Reference Signs] 1 motor 2 armature 3 field coil 12 voltage control means 13 torque change detection section 40 speed control means 50 torque control means
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図１】 [Figure 1]
【図２】 [Fig. 2]
【図３】 [Figure 3]
【図４】 [Figure 4]
Claims (1)
体と、該電機子に対する通電電流を制御して該モータの
回転速度を外部指令に追従させる速度制御手段と、前記
界磁コイルに対する通電電流を制御して該モータのトル
クを外部指令に追従させる力制御手段と、該力制御手段
からの制御信号に応じて前記速度制御手段に供給する電
源電圧を制御する電圧制御手段とを備えたトルク可変型
モータにおいて、前記電機子の電流と界磁コイルの電流
とモータの回転速度とから該モータの負荷を算出する負
荷検出部を設け、該算出された負荷に応じて前記電圧制
御手段に対する力制御手段からの制御量を修正すること
を特徴とするトルク可変型モータ。1. A motor main body having an armature and a field coil, speed control means for controlling a current supplied to the armature to follow a rotation speed of the motor according to an external command, and to the field coil. A force control means for controlling the energization current to make the torque of the motor follow an external command, and a voltage control means for controlling a power supply voltage supplied to the speed control means in accordance with a control signal from the force control means In the variable torque type motor, a load detection unit for calculating the load of the motor from the current of the armature, the current of the field coil and the rotation speed of the motor is provided, and the voltage control means is provided according to the calculated load. A variable torque motor, characterized in that the control amount from the force control means is corrected.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078945A JPH0630585A (en) | 1992-02-29 | 1992-02-29 | Variable torque motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078945A JPH0630585A (en) | 1992-02-29 | 1992-02-29 | Variable torque motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0630585A true JPH0630585A (en) | 1994-02-04 |
Family
ID=13676031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4078945A Pending JPH0630585A (en) | 1992-02-29 | 1992-02-29 | Variable torque motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0630585A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7374000B2 (en) | 2000-02-28 | 2008-05-20 | Hitachi, Ltd. | Electric generating system for automobiles and its control method |
-
1992
- 1992-02-29 JP JP4078945A patent/JPH0630585A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7374000B2 (en) | 2000-02-28 | 2008-05-20 | Hitachi, Ltd. | Electric generating system for automobiles and its control method |
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| A02 | Decision of refusal |
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