JPH0681531B2 - オ−バシュ−ト抑制制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、被制御対象を制御する制御ループの内側
に、さらにマイナーな制御ループを備えている場合のオ
ーバーシュート抑制制御方式に関する。

〔従来の技術〕 第３図に示すように、被制御対象として、たとえばサイ
リスタ変換器４で駆動される直流電動機５があって、こ
の電動機を速度制御する場合を考えると、この電動機の
速度実際値ｎを検出するための速度発信機６を電動機５
に結合し、速度設定器９が出力する速度目標値n^*と速度
実際値ｎとの偏差を演算させ、比例積分演算器で構成さ
れている第１調節手段としての速度調節器１へこの偏差
値を入力させる。この速度調節器１は、入力偏差を零に
する制御信号を出力するので、この制御信号をサイリス
タ変換器４に与えて、このサイリスタ変換器４を構成し
ている半導体スイッチ素子の点弧位相を制御すること
で、電動機５の速度を目標値に維持できるのであって、
これが第１制御ループとしての速度制御ループである。

しかしながらこのような速度制御ループのみで電動機速
度を制御すると、いろいろな不都合がある。たとえば速
度目標値が大幅に変化した場合に、速度実際値をこの変
化に追従させようとして、過大な電流が電動機５へ流れ
ることになり、過電流保護装置が動作してトリップさせ
てしまうことになる。そこでこの速度制御ループの内側
に第２制御ループとしての電流制御ループを設けて、上
述の不都合を回避するようにしている。すなわち前述の
速度調節器出力信号を電流目標値i^*とし、電流検出器７
からフィードバックされてくる電流実際値ｉとこの電流
目標値i^*との偏差を演算させ、比例積分演算器で構成さ
れている第２調節手段としての電流調節器２へこの偏差
値を入力させる。この電流調節器２は、入力偏差を零に
する制御信号を出力するので、この制御信号を点弧角調
整器３を介してサイリスタ変換器４に与えることによ
り、電動機１は電流を所定値に制御しつつその速度を所
望値に維持できる。なお、８は界磁巻線である。

上記とは異なる制御の場合、たとえば第４図に示すよう
に、被制御対象がサイリスタ変換器４で駆動される直流
電動機１であって、この電動機電圧を制御する第１制御
ループとしての電圧制御ループには第１調節手段として
の電圧調節器10を備えており、この電圧制御ループの内
側に第２制御ループとしての磁束制御ループがあり、こ
の磁束制御ループには第２調節手段としての磁束調節器
11を備えるならば、電動機磁束を適正に制御しつつその
電圧を目標値に維持できることは、上述の速度制御の場
合と同様である。なお、上記の電圧調節器10および磁束
調節器11は、いずれも比例積分演算器で構成されている
ことも、上述の速度制御の場合と同様である。なお、12
は電圧設定器、13は電圧検出器、14は界磁巻線電流検出
器、15は電流−磁束変換器である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このように第１制御ループの内側に第２制御
ループを備えて被制御対象を制御する場合、たとえば上
述のこ後者の例（第４図）の場合に、磁束調節器11が飽
和したとすると、その結果電動機の電圧実際値の変化が
停止することになり、電圧調節器10への入力偏差値も減
少を停止することとなる。しかしながら当該電圧調節器
10は積分動作を継続しているので、その出力であるとこ
ろの磁束目標値φ^＊は増大しつづることとなる。

ここでマイナーループを形成している磁束調節器11の飽
和が解除されると、この磁束調節器11の前段にある電圧
調節器10の出力が増大していることから、かならず制御
の行きすぎ、すなわちオーバシュートを生じることにな
り、被制御対象であるところの電動機にとっては、はな
はだ不都合である。

そこで、この発明の目的は、第１制御ループの内側に第
２制御ループを備えて被制御対象を制御する場合に、第
２制御ループが飽和した場合には、その前段にある第１
制御ループの出力が増大するの回避させることにより、
第２制御ループの飽和が解除されても制御に行きすぎが
生じるのを回避することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、この発明のオーバシュー
ト抑制制御方式は、積分要素を有する第１調節手段を備
えた第１制御ループの内側に、積分要素を有する第２調
節手段を備えた第２制御ループが設けられて、被制御対
象を所望の状態に制御する方式において、前記第２調節
手段が飽和していることを検出すれば、この飽和が解除
されるまでは、あるいは前記第１の調節手段が下げ指令
を出力するまでは、当該第１調節手段の積分動作を中断
させるものとする。

〔作用〕

この発明は、第１制御ループの内側にあって第２制御ル
ープを構成している第２調節手段が飽和したことを検出
すれば、第１調節手段の積分動作を一時中断させること
によりその出力をその時点でホールドさせることによ
り、当該第１調節手段が積分動作を継続してその出力を
増大させることを防ぎ、従って第２調節手段の飽和が解
除されたときのオーバシュートを抑制しようとするもの
である。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す制御ブロック図であっ
て、半導体スイッチ素子で電動機の電圧制御を行う場合
の部分を表わしている。

この第１図において、符号12は電圧設定器であって、直
流電動機１の電圧目標値e^*を設定している。一方電動機
１からは電圧検出器13によりその電圧の実際値ｅがフィ
ードバックされているので、この電圧目標値e^*と電圧実
際値ｅとの偏差を演算し、その演算結果である電圧偏差
値Δｅを第１調節手段としての電圧調節器10へ入力させ
る。

この電圧調節器10は比例積分演算器で構成されていて、
入力される電圧偏差値Δｅを零にする制御信号、すなわ
ち磁束目標値φ^＊を出力する。さらに電動機１から電流
検出器14および電流−磁束変換器15を介しフィードバッ
クされてくる磁束実際値値φと磁束目標値φ^＊との偏差
を演算し、その演算結果である磁束偏差値を第２調節手
段としての磁束調節器11へ入力させる。

この磁束調節器11も比例積分演算器で構成されており、
これに入力される磁束偏差値を零にする制御信号を次段
の点弧角調整器３へ出力する。点弧角調整器３は、この
磁束調節器３から出力される制御信号に従って、電動機
１を駆動するサイリスタ変換器４の半導体スイッチ素子
へ点弧位相を制御する信号を出力することで、電動機の
電圧実際値ｅが、電圧設定器12で設定する電圧目標値e^*
に一致するよう制御される。

たとえば、圧廷ロールを駆動する電動機があって、この
圧廷ロールが材料を圧廷中は、電動機に定格値の負荷が
加わった状態で運転中であるとすると、材料が圧廷ロー
ルから抜け終ったとすると、その瞬間に電動機電流が減
少して、フィードバックされる電圧実際値ｅが減少する
と、電圧調節器10への入力偏差が大となって、当該電圧
調節器10は界磁を強めるべく、その出力する磁束目標値
φ^＊を増大させる。

次段にある磁束調節器11は、このような磁束増大指令を
受けて飽和状態になっているにも拘らず、電動機はその
電機子反作用のために磁束が増加しないと、結局磁束調
節器11へ入力する磁束偏差値が大のままであり、当該磁
束調節器11は飽和状態を継続することとなる。

本発明においては、この磁束調節器11の飽和を飽和検知
手段21が検出すると、飽和信号“1"がアンド要素22へ与
えられる。このとき、極性検出手段20が入力される電圧
偏差値Δｅの極性を判別しており、その入力偏差値Δｅ
が界磁強め方向の極性である場合、すなわち電圧目標値
e^*の方がフィードバックされてくる電圧実際値ｅよりも
大である場合には、極性検出手段20が正極性信号“1"を
発信して、電圧調節器12にその積分動作を一時中断させ
出力をそのときの値にホールドさせる。この積分動作の
一時中断は、磁束調節器11の飽和が解除されて飽和信号
“1"が消減するまで、あるいは当該電圧調節器10に入力
する電圧偏差値Δｅの極性が反転、すなわち電圧目標値
e^*よりも電圧実際値ｅの方が大になるまで継続される。
なお、極性検出手段20は電圧偏差値ΔｅがΔｅ＞０のと
きに正極性信号“1"を発信する比較手段から成り、また
飽和検出手段21は磁束調節器11の出力が所定値以上にな
ったら飽和信号“1"を発信する比較手段から成る。

しかして、磁束調節器11が飽和している期間中に、前段
の電圧調節器10の出力が増大しつづけるために、当該磁
束調節器11の飽和状態が解除されたときに、制御の行き
すぎが生じるのを抑制することができる。

上述した本発明によるオーバシュート抑制制御方式は、
第３図の従来例で説明した電動機の速度制御の場合、す
なわち速度調節器１を含んでいる速度制御ループの内側
に、マイナーループとして電流調節器２を含んでいる電
流ループが備えられているような場合にも適用できるこ
とは勿論である。第２図はこのような例を示す。この第
２図において、30は第１図の極性検出手段20と同じ極性
検出手段、31は第１図の飽和検出手段21と同じ飽和検出
手段、32はアンド要素である。動作は第１図と同じであ
るので、その説明は省略する。

〔発明の効果〕

この発明によれば、比例積分演算器で構成された第１調
節手段を含んでいる第１制御ループの内側に、マイナー
ループとして、比例積分演算器で構成されている第２の
調節手段を含んでいる第２制御ループが備えられてい
て、被制御対象を所望の状態に制御している場合に、第
２調節手段が飽和したことを検出すれば、直ちにその前
段にある第１調節手段の積分動作を中断させることによ
り、その出力が増大しつづけることに起因して、第２調
節手段の飽和状態が解除されたときに、制御の行きすぎ
が生じるのを抑制できるので、制御上の安定性が増大
し、かつ制御精度を向上させることができる効果を発揮
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御ブロック図、第２
図は本発明の他の実施例を示す制御ブロック図、第３図
は直流電動機の制御装置を示す従来の制御ブロック図、
第４図は直流電動機の制御装置を示す他の従来の制御ブ
ロック図である。 １……速度調節器、２……電流調節器、４……サイリス
タ変換器、５……直流電動機、10……電圧調節器、11…
…磁束調節器、20……極性検出手段、21……飽和検出手
段、22……アンド要素、30……極性検出手段、31……飽
和検出手段、32……アンド要素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】積分要素を有する第１調節手段を備えた第
   １制御ループの内側に、積分要素を有する第２調節手段
   を備えた第２制御ループが設けられて、被制御対象を所
   望の状態に制御する方式において、前記第２調節手段が
   飽和していることを検出すれば、この飽和が解除される
   までは、あるいは前記第１の調節手段が下げ指令を出力
   するまでは、当該第１調節手段の積分動作を中断させる
   ことを特徴とするオーバシュート抑制制御方式。