JPH09215364A - 電動機の速度制御装置 - Google Patents

電動機の速度制御装置

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JPH09215364A
JPH09215364A JP8017713A JP1771396A JPH09215364A JP H09215364 A JPH09215364 A JP H09215364A JP 8017713 A JP8017713 A JP 8017713A JP 1771396 A JP1771396 A JP 1771396A JP H09215364 A JPH09215364 A JP H09215364A
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JP
Japan
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speed
electric motor
speed control
programmable controller
proportional
Prior art date
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Pending
Application number
JP8017713A
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English (en)
Inventor
Yuzo Kitayama
裕三 北山
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Toshiba Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Engineering Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】定格速度の10%以下の速度制御を安定に高精
度に行うことにある。 【解決手段】負荷を駆動する電動機3の回転速度をパル
スジェネレータ4と、電動機3を駆動制御する電動機駆
動装置1と、プログラマブルコントローラ2とを備え、
電動機駆動装置1は、パルスジェネレータ4により検出
された回転速度を電圧信号に変換するF/V変換器11
と、この変換器により変換された電圧信号を10倍に増
幅する比例アンプ12と、速度制御信号により電動機電流
を制御するサイリスタ変換器15とを有し、プログラマブ
ルコントローラ2は、比例アンプ12より入力される電圧
信号のディジタル値を速度基準と比較し、その偏差を比
例ゲインにより演算する比例演算回路25と、偏差を積分
ゲインにより演算する積分演算回路26と、比例演算回路
25及び積分演算回路26の出力を加算して電流基準量を求
め、この電流基準量を速度制御信号として出力する加算
器27とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は紙やフィルム等の巻
取又は巻出機械を駆動する電動機の速度制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】紙やフィルム等の巻取又は巻出機械を駆
動制御するアナログ方式の電動機制御装置においては、
速度制御回路に対しても全てアナログ(オペレーショナ
ルアンプ)による演算制御を実施している。
【0003】この場合、巻取又は巻出機の速度を安定に
制御する上で重要な負荷GD2 に対しても、1つの比例
・積分ゲインで制御している。この負荷GD2 は、中空
円筒の負荷の場合、次式のように円筒の径により大きく
変化する。
【0004】GD2 (kg・m 2 )=(πlρ/8)(D
2 4 −D1 4 ) 但し、D1 …内径(m)、D2 …外径(m)、l…コイル長
さ(m)、ρ…密度(kg/m3
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなア
ナログ演算により大きく変化する負荷GD2 を速度制御
する場合、1つの速度制御ゲインでは変化するGD2
対応できず、不安定となる不具合がある。
【0006】また、速度制御回路をプログラマブルコン
トローラによりディジタル化することが考えられるが、
速度センサからのフィードバックが定格回転数で10V
であるのに対してプログラマブルコントローラのアナロ
グ入力分解能が2000コードであり、分解能不足であ
る。
【0007】本発明は上記の問題点を解決するためなさ
れたもので、高精度な速度検出が可能となり、且つ負荷
に対する制御ゲイン、積分ゲイン、フィルタ時定数の切
換えを可能として、定格速度の10%以下の速度制御を
安定に行うことができる電動機の速度制御装置を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により電動機の速度制御装
置を構成するものである。請求項1に対応する発明は、
負荷を駆動する電動機の回転速度を検出する速度センサ
と、この速度センサにより検出された回転速度が入力さ
れ、且つ前記電動機を駆動制御する電動機駆動装置と、
この電動機駆動装置より入力される回転速度の検出信号
をアナログ量からディジタル量に変換してディジタル演
算により速度制御信号を求め、この速度制御信号をディ
ジタル量からアナログ量に変換して前記電動機駆動装置
に入力する速度制御回路としての機能を持たせたプログ
ラマブルコントローラとを備え、前記電動機駆動装置
は、前記速度センサにより検出された回転速度を電圧信
号に変換する変換手段と、この変換手段により変換され
た電圧信号を所定倍数に増幅する増幅手段と、前記プロ
グラマブルコントローラから入力される速度制御信号に
より前記電動機電流を制御する制御手段とを有し、前記
プログラマブルコントローラは、前記電動機駆動装置の
増幅手段より入力される電圧信号のディジタル値を速度
基準と比較し、その偏差を比例ゲインにより演算する比
例演算手段と、前記偏差を積分ゲインにより演算する積
分演算手段と、前記比例演算手段及び積分演算手段の出
力を加算し、この加算値を速度制御信号として出力する
加算手段とを有する。
【0009】また、請求項2に対応する発明の電動機の
速度制御装置にあっては、請求項1に対応する発明のプ
ログラマブルコントローラに加算手段の出力を負荷別に
設定された時定数により処理する一次遅れフィルター手
段を備えたものである。
【0010】従って、このような構成の電動機の速度制
御装置にあっては、速度センサにより検出された電動機
の回転速度を変換手段により電圧信号に変換し、これを
増幅手段を通して所定倍数の出力に増幅した後、ディジ
タル量に変換してプログラマブルコントローラに入力す
ることにより、高精度な速度検出が可能となる。
【0011】また、プログラマブルコントローラではデ
ィジタル信号に変換された回転速度を速度基準と比較し
てその偏差を比例演算手段及び積分演算手段により演算
し、その出力を加算手段により加算して電流基準量を求
め、これを電動機駆動装置に速度制御信号として入力す
る速度制御回路を構成しているので、定格速度の10%
以下の速度制御を行うことができる。
【0012】請求項3に対応する発明は、請求項1に対
応する発明のプログラマブルコントローラに加算手段の
出力を負荷別に設定された時定数により処理する一次遅
れフィルター手段と、前記比例演算手段の比例ゲイン、
積分演算手段の積分ゲイン及び一次遅れフィルター手段
のフィルタ時定数を切替える切替手段とを備えたもので
ある。
【0013】従って、このような構成の電動機の速度制
御装置にあっては、比例演算手段の比例ゲイン、積分演
算手段の積分ゲイン及び1次遅れフィルター手段の時定
数は、負荷に応じて適宜切替可能としてあるので、負荷
GD2 のように大きく変化する負荷を速度制御する場合
であっても、安定で高精度な速度制御を行うことができ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明による電動機の速度制
御装置の実施の形態を示すブロック回路図である。
【0015】図1において、1はアナログ方式の電動機
駆動装置、2はプログラマブルコントローラ、3は電動
機、4はこの電動機の回転速度を検出するパルスジェネ
レータである。
【0016】アナログ方式の電動機駆動装置1は、パル
スジェネレータ4により検出された回転速度を回転周波
数に応じた電圧信号に変換するF/V変換器11、この
F/V変換器11の出力電圧を10倍に増幅してプログ
ラマブルコントローラ2に送出する比例アンプ(オペレ
ーショナルアンプ)12、プログラマブルコントローラ
2から入力される制御信号を増幅するアンプ13及びこ
のアンプ13の出力により電動機3を駆動制御するサイ
リスタ変換器15を位相制御する位相制御器14とを備
えている。この場合、比例アンプ12は電動機駆動装置
1内で使用されていた既設の速度制御アンプが流用され
る。
【0017】また、プログラマブルコントローラ2は電
動機駆動装置1の比例アンプ12の出力をアナログ信号
からディジタル信号に変換するA/D変換部20、この
A/D変換部20で変換された速度信号がフィードバッ
ク入力される速度FB回路22、この速度FB回路22
の速度信号と速度基準23とを比較してその偏差を求め
る比較器24、この比較器24の出力を比例ゲインによ
り演算する比例演算回路25、比較器24の出力を積分
ゲインにより演算する積分演算回路26、これら比例演
算回路25及び積分演算回路26で求められた演算出力
を加算する加算器27、この加算器27の出力が入力さ
れる予め設定された時定数を有する一次遅れフィルター
回路28、比例演算回路25の比例ゲイン、積分演算回
路26の積分ゲイン及び一次遅れフィルター回路28の
時定数を切替えるゲイン切替シーケンス29及び一次遅
れフィルター回路28の出力をデイジタル信号からアナ
ログ信号に変換して電動機駆動装置1のアンプ13に入
力するD/A変換部21とを備えている。
【0018】次に上記のように構成された電動機の速度
制御装置の作用について述べる。パルスジェネレータ4
により検出された紙やフィルム等の巻取機を駆動する電
動機3の回転速度が電動機駆動装置1に取込まれると、
この回転速度はF/V変換器11により回転周波数に応
じた電圧信号(0〜10V)のアナログ量に変換されて
比例アンプ12に入力される。この比例アンプ12で
は、電圧信号を10倍の出力に増幅し、プログラマブル
コントローラ2のA/D変換部20に入力する。
【0019】このA/D変換部20は、電圧信号をデイ
ジタル信号に変換し、これを速度フィードバック信号と
して速度FB回路22に入力する。この場合、10V/
2000c のA/D変換部20では定格回転数で1/2
0000の分解能を得ることができる。この結果、速度
制御範囲の上限は定格回転数の1/10となる。
【0020】このようにパルスジェネレータ4で検出さ
れた電動機3の速度信号は1/20000の分解能でプ
ログラマブルコントローラ2に入力され、速度FB回路
22を通して比較器24によりディジタル量である速度
基準値と比較される。
【0021】この比較器24では速度信号と速度基準値
との偏差を求め、比例演算回路25及び積分演算回路2
6にそれぞれ入力する。比例演算回路25では予め設定
された比例ゲインにより速度信号と速度基準値との偏差
を演算し、また積分演算回路26では予め設定された積
分ゲインにより速度信号と速度基準値との偏差を演算す
る。
【0022】そして、これら比例演算回路25及び積分
演算回路26の出力を加算器27により加算し、これを
予め設定された時定数を有する一次遅れフィルター回路
28により、適宜リミッタ処理を行ってD/A変換部2
1によりアナログ信号による電流基準量が電動機駆動装
置1に速度制御信号として入力される。
【0023】この場合、比例演算回路25の比例ゲイ
ン、積分演算回路26の積分ゲイン及び一次遅れフィル
ター回路28の時定数は負荷GD2 別にそれぞれ設定さ
れ、ゲイン切替シーケンス29により適宜切替可能であ
る。
【0024】これにより、電動機駆動装置1では電流基
準量をアンプ13により増幅した後、位相制御回路14
によりサイリスタ変換器15を位相制御することで、電
動機3の回転速度が制御される。
【0025】このように本実施の形態では、パルスジェ
ネレータ4により検出された電動機3の回転速度をF/
V変換器11によりその周波数に応じた電圧信号に変換
し、これを比例アンプ(オペレーショナルアンプ)12
を通して10倍の出力に増幅し、10V/2000c
プログラマブルコントローラ2のA/D変換部20に入
力することにより、定格回転数で1/20000の分解
能を得ることができ、高精度な速度検出が可能となる。
【0026】また、プログラマブルコントローラ2では
A/D変換部20によりアナログ信号からディジタル信
号に変換された回転速度をディジタル量である速度基準
と比較してその偏差を比例演算回路25及び積分演算回
路26により演算し、その出力を加算器27により加算
して電流基準量を求め、これを一次遅れフィルタ回路2
8を通した後、D/A変換部21によりアナログ量に変
換して電動機駆動装置1に速度制御信号として入力する
速度制御回路を構成するようにしたので、定格速度の1
0%以下の速度制御を行うことができる。
【0027】さらに、比例演算回路25の比例ゲイン、
積分演算回路26の積分ゲイン及び1次遅れフィルター
回路27の時定数は、負荷に応じて適宜切替可能として
あるので、負荷GD2 のように大きく変化する負荷を速
度制御する場合であっても、安定で高精度な速度制御を
行うことができる。なお、上記実施の形態では電動機の
回転速度をパルスジェネレータ3により検出するように
したが、他の速度センサを用いて検出するようにしても
よい。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、高精
度な速度検出が可能となり、且つ負荷に対する制御ゲイ
ン、積分ゲイン、フィルタ時定数の切換えを可能とする
ことにより、定格速度の10%以下の速度制御を安定に
高精度に行うことができる電動機の速度制御装置を提供
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電動機の速度制御装置の実施の形
態を示すブロック回路図。
【符号の説明】
1……電動機駆動装置、 2……プログラマブルコントローラ、 3……電動機、 4……パルスジェネレータ、 11……F/V変換器、 12……比例アンプ、 13……アンプ、 14……位相制御回路、 15……サイリスタ変換器、 20……A/D変換部、 21……D/A変換部、 22……速度FB回路、 23……速度基準、 24……比較器、 25……比例演算回路、 26……積分演算回路 27……加算器、 28……1次フィルター回路、 29……ゲイン切替シーケンス。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷を駆動する電動機の回転速度を検出
    する速度センサと、この速度センサにより検出された回
    転速度が入力され、且つ前記電動機を駆動制御する電動
    機駆動装置と、この電動機駆動装置より入力される回転
    速度の検出信号をアナログ量からディジタル量に変換し
    てディジタル演算により速度制御信号を求め、この速度
    制御信号をディジタル量からアナログ量に変換して前記
    電動機駆動装置に入力する速度制御回路としての機能を
    持たせたプログラマブルコントローラとを備え、 前記電動機駆動装置は、前記速度センサにより検出され
    た回転速度を電圧信号に変換する変換手段と、この変換
    手段により変換された電圧信号を所定倍数に増幅する増
    幅手段と、前記プログラマブルコントローラから入力さ
    れる速度制御信号により前記電動機電流を制御する制御
    手段とを有し、 前記プログラマブルコントローラは、前記電動機駆動装
    置の増幅手段より入力される電圧信号のディジタル値を
    速度基準と比較し、その偏差を比例ゲインにより演算す
    る比例演算手段と、前記偏差を積分ゲインにより演算す
    る積分演算手段と、前記比例演算手段及び積分演算手段
    の出力を加算し、この加算値を速度制御信号として出力
    する加算手段とを有することを特徴とする電動機の速度
    制御装置。
  2. 【請求項2】 プログラマブルコントローラは、加算手
    段の出力を負荷別に設定された時定数により処理する一
    次遅れフィルター手段を備えたことを特徴とする請求項
    1記載の電動機の速度制御装置。
  3. 【請求項3】 プログラマブルコントローラは、加算手
    段の出力を負荷別に設定された時定数により処理する一
    次遅れフィルター手段と、前記比例演算手段の比例ゲイ
    ン、積分演算手段の積分ゲイン及び一次遅れフィルター
    手段のフィルタ時定数を切替える切替手段とを備えたこ
    とを特徴とする請求項1記載の電動機の速度制御装置。
JP8017713A 1996-02-02 1996-02-02 電動機の速度制御装置 Pending JPH09215364A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010220426A (ja) * 2009-03-18 2010-09-30 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 電動機駆動装置及び角度情報伝送処理方法

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