JPS60160403A - サ−ボ系における適応ル−プゲイン自動補償方式 - Google Patents

サ−ボ系における適応ル−プゲイン自動補償方式

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JPS60160403A
JPS60160403A JP1685384A JP1685384A JPS60160403A JP S60160403 A JPS60160403 A JP S60160403A JP 1685384 A JP1685384 A JP 1685384A JP 1685384 A JP1685384 A JP 1685384A JP S60160403 A JPS60160403 A JP S60160403A
Authority
JP
Japan
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adaptive loop
gain
control system
value
automatic compensation
Prior art date
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Pending
Application number
JP1685384A
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English (en)
Inventor
Yasuyuki Inoue
康之 井上
Takanobu Iwagane
岩金 孝信
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP1685384A priority Critical patent/JPS60160403A/ja
Publication of JPS60160403A publication Critical patent/JPS60160403A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric

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  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、並列式モデル規範適用システム(以下 rM
RAsJ =Model Reference Ada
ptiveSys telllという。)を適用した電
動機の速度制御系における適応ループゲイン自動補償方
式に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
現在、速度制御方式としてよく用いられる方式は第1図
に示すようなPI制御であるが、伝達関数形として、よ
り単純なIP制御系で適応制御系を構成した場合には以
下のような問題点がある。
即ち、IP制御系をブロック図で表現すると、一般に第
2図で示され、この系の速度指令と速度出力間の伝達関
数伝達関数は次の2次形で表すことができる。なお、第
1図及び第2図における各符号は次の通りである。
(KN:PI制御ゲイン、TN:積分時定数KI:電流
指令変換定数、KT:トルク定数、J:イナーシャ、K
TG:速度フィードバックゲイン、ω*:速度指令、■
*:電流指令、!:電機子電流、τe ;発生トルク、
τL:トルク外乱、ω:速度、K:比例ゲイン、KTG
I:速度フィードバックゲインI、KTc2:速度フィ
ードバンクゲイン2〕 (1)式において、可変要素としてイナーシャJとゲイ
ンにのみを考慮し、他を定数としたとき、変動要素とし
てS2の係数のみの変動としてとらえるため、fi1式
の分子、分母をに/Jで割るとfi1式は次の形に置き
換えることができる。
従ってイナーシャが変動した場合、(2)式において変
動する係数はaのみである。ここで(2)式を並列式M
RASにおけるモデルの伝達関数とし、制御対象(以下
プラントと称す)の伝達関数を次式Gp fsl = 
K c / (A s 2+ b s 十c ) −・
−m−−−−(31式ただし K、b、cは(2)式と
同じ。
制御の目的はプラントの出力がモデルの出力と等しくな
ることにあるので、最終的に5がaに一致すること、即
ちイナーシャJの変動に応じてKを同し割合で増加又は
減少させることである。
以下に適応ループの構成例でしばしば用いられるボボフ
の超安定論によるものを示す。
まず、モデルの出力をωH1プラントの出力をGpとお
き、それぞれの出力の差 ωH−ωpをeとおくと、(
2)式、(3)式より次の微分方程式を得る。
a @ +b i; +c e + (a−a) Gp
 =O−(41式5を比例要素及びメモリの働きをする
積分要素の和として選定し、次の形におく。
==iψI(v、 t+ τ) a r+ψ2 (v、
t) + 50(o)−・−一一−−−−−−−−・−
−−−−−−一−−・−・−・(5)式ただしψ1 (
V+ Lτ)、ψ2(v、t)はある関数、5o(01
は5の初期値、τはt以前の時刻、■は正実補償器Cの
出力であり、■は下式で表わせる。
v = C(sl・e−・−−−m−・・−−−−−−
−−一−−−−−−−−−−−−・(6)式(4)式に
より 線形要素ae+bi+ce=−(I11補償要素
 v = Cfsl・e 非線形要素 ω1 = (a−5)Gpを含む第3図の
等価フィードバック系を考えることができ(同図中(1
1)は線形要素、(12)は補償要素、(13)は非線
形要素)、そのループに対してボボフの超安定条件を満
たすψ!、ψ2の関数形を決定する。
ψ2 (v、t) + 50(ol) ] ωp dt
≧−7o2−・−・−・・・−・−一−−−−・−−一
一−−−−−−−−・−・−(71式ただし γ0は正
の定数 (7)式を満足するためには、次の2条件を満たせば×
乙pdt≧−r IQ、−−−−−−−−−−、−、−
・−−−−−−−−(81式7vψ2 (v、t) G
p d’t ≧−γ22−−−−−−−−−−−(91
式ただし γ1.γ2は正の定数 (8)式、(9)式を満足するψ1.ψ2として次の関
数を選ぶ。
ψs (v、 t、 r) = kl v ap −−
−−−−−−−−−α0)式ψ2 (v、t ) = 
J v &p −・−−−−−−−−−−(11)式た
だし ks <0. k2 <0の定数である。
ここでボボフの安定条件によれば前向き線形要素は補償
器も含めて正賓の条件を満たしていなければならないの
で、補償器の伝達関数をC(Sl=C1s十C2 と仮定して正実条件を満足するようにc、、c2を決定
する。
なお、負荷外乱の補償については、トルク指令と負荷外
乱の和をKの変化と等測的にとらえることができるが、
Kの変化はaの変化となるので、aを調整する以上の設
計をそのまま利用することができる。
以下に図面を用いて制御系全体の動作の説明を行なう。
第4図はフィードバンク速度制御系として2次のIP制
御系を用いた一実施例であり、(11は望ましい応答を
示すモデル、(2)の点線で囲まれた部分は制御対象の
フィードバック制御系、(3)の一点鎖線で囲まれた部
分は適応機構を示す。(1)及び(3)はマイクロプロ
セッサ等を用いて実現することができる。0本は速度指
令でモデルとプラントの両システムに入力され、それぞ
れの出力の差を正実補償要素で処理した後、プラントの
2同機分信号との積をとる。その結果を比例要素とメモ
リの働きをする積分要素に通し、Kの初期値K (01
とともに加え合わせた値をKのゲイン値としてプラント
へフィードバンクすることで適応ループが完成される。
以上で構成された適応制御系の中で(3)の一点鎖線で
囲まれた適応機構に含まれる定数c1 、c2、C3及
びに、 、K2は、速度ループゲインにの集束と安定に
深く関与し、適切な値に保つ必要がある。しかし、第4
図に示す固定ゲイン方式では、仮に速度指令の値が短い
時間でn倍になった場合、適応機構内における乗算器の
出力はeの正実補償器出力とωpの積になっているため
にn2倍となり、結果的に後段の積分演算と比例演算の
ゲインをn2倍引き上げたことと同じになる。従って、
単位時間当りの入力量が増大すると不安定になり、反対
に減少すると収束がきわめて遅くなるという欠点があっ
た。
〔発明の目的〕
この発明は、並列式MRASを適用した電動機の速度制
御系において、制御入力の値の変化に対応して適応機構
内部のゲインを調整することによって、適応ループの安
定を保ち、しかも収束演算を速く行なうことを目的とす
るものである。
〔発明の構成〕
本発明は、並列式のモデル規範適応システムを用いた適
応ループを付加した回転電機の速度制御系において、前
記適応ループ中のゲインを前記速度制御系への入力値の
変化量に応して補正するようにしたことを特徴とするも
のである。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
速度制御系の伝達関数をG(51とおくと、速度指令0
本(S)と出力ω(S1間の関係は次式で表せる。
ω(sl = G (slω本+51 −−−−−−−
−−−−−−−−(12)式従って出力ωΦ値は入力ω
*の大きさに比例するので、モデルプラント間の出力誤
差ε及びプラント出力の2同機分値lNpも入力の大き
さに比例したものとなる。よってεの正実補償要素に通
した値とんpの積は入力の2乗に比例した値になる。
その結果が適応機構のゲインに及ばず影響を打ち消すた
めに補償要素を組み込んだ適応制御系の一例を第5図に
示し、以下に順を追って説明する。
同図において、(4)のブロックで示される部分は、Δ
tの時間間隔における入力の変化量をめるΔω本演算フ
゛ロックであり、 Δω本−ω*(t+Δt)−ω* (tl −−−−−
−−−(13)式の演算を行なう。
(13)式におけるΔtは、短くとりすぎるとゲインの
安定に悪影響を与え、長すぎるとゲインにの収束を延ば
す結果になるので、サーボの整定時間程度に短いΔtを
選ぶ必要がある。(5)のブロックは、マイクロコンピ
ュータなどの素子の分解能及び限界量を考慮したリミ’
)夕であり、最小部分と最大部分は一定値とし、それ以
上、以下の値はとり得ないようにしである。また、Δω
*−O,即ち入力に変化がなかった場合は、関数の値を
与えず、前の値を保持するものである。次に、ブロック
(6)は補償要素の主要部分である補償演算ブロックで
あり、入力値の2乗に反比例するゲインを適応ループが
とり得るような関数、 を置いている。ただし、Δω1*は基準となる指令値の
変化であり、また適応ループ中のゲインは、指令値の変
化がΔω1*のとき、理想的適応を示す値に定めるもの
とする。補償回路から0本の2乗に比例した出力が送出
される結果として乗算器からは0本に無関係な出力が送
出されることになる。
3段のステップ速度指令を与えたとき、補償要素がない
場合の応答を示したものが、第8図の破線で示された曲
線であり、ゲインにの変化は、二点鎖線で示しである。
一方、同じ指令で補償要素を加えた場合の応答(破線で
示す)及びゲインにの変化は第9図に示される。なお、
両図共に、イナーシャの変化は第7図のランプ状であり
、第8図、第9図の実線は並列式MRASにおけるモデ
ルの応答波形である。
〔発明の変形例〕
ω*−0の場合を考慮するとき、前の例の関数とおくこ
ともできる。その場合、Δω1*が小さいではないが、
aを非常に小さく決めた場合、ゲインのずれによる収束
、速度の劣化はわずかなので、サーボ系全体に与える影
響は少ない。
この変形例のブロック図を第6図に示す。同図において
(5゛)はリミッタ、(6゛)は補償演算ブロックであ
り、後の符号は第5図の実施例と同しである。
〔発明の効果〕
上述したように本発明によれば、サーボ系の入力に大幅
な変動があった場合でも、適切な適応ループゲインを補
償することができ、その結果、収束演算時間を短縮して
、サーボ性能を著しく向上することができるという効果
を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はPI制御系の速度制御ブロック図、第2図はr
p制御系の速度制御ブロック図、第3図は線形要素、補
償要素及び非線形要素を含む等価フィードバック系を説
明するブロック図、第4図はフィードバック制御系とし
て2次のIP制御系を用いた実施例、第5図及び第6図
はそれぞれ本発明による速度制御系の実施例を示すブロ
ック図、第7図はイナーシャの変化を示すタイムチャー
ト、第8図は3段のステップ速度指令を与えたときの補
償要素がない場合の応答を示すタイムチャート、第9図
は同じく3段のステップ速度指令を与えたときの補償要
素を加えた場合の応答を示すタイムチャートである。 (1):速度制御系モデル (2):速度制御プラント
(3):適応ループ (4):60本演算ブロック(5
)、(5°):リミッタ (61,(6’) :補償演算ブロック (7)tラッ
チ特許出願人 株式会社 安川電機製作所代理人 手掘
 益(ほか1名) 第 1 図 第3図 5 第4図 第 5 図 1 第 7 図 0 時間 第6図 菅

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、並列式のモデル規範適応システムを用いた適応ルー
    プを付加した回転電機の速度制御系において、前記適応
    ループ中のゲインを前記速度制御系への入力値の変化量
    に応じて補正するようにしたことを特徴とするサーボ系
    における適応ループゲイン自動補償方式。
JP1685384A 1984-01-31 1984-01-31 サ−ボ系における適応ル−プゲイン自動補償方式 Pending JPS60160403A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1685384A JPS60160403A (ja) 1984-01-31 1984-01-31 サ−ボ系における適応ル−プゲイン自動補償方式

Applications Claiming Priority (1)

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JP1685384A JPS60160403A (ja) 1984-01-31 1984-01-31 サ−ボ系における適応ル−プゲイン自動補償方式

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JPS60160403A true JPS60160403A (ja) 1985-08-22

Family

ID=11927771

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JP1685384A Pending JPS60160403A (ja) 1984-01-31 1984-01-31 サ−ボ系における適応ル−プゲイン自動補償方式

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JP (1) JPS60160403A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07266344A (ja) * 1994-03-29 1995-10-17 Hightech Izumi:Kk 成形用金型

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07266344A (ja) * 1994-03-29 1995-10-17 Hightech Izumi:Kk 成形用金型

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