JPS6082079A - 電動機の速度制御系のゲイン自動補正方法 - Google Patents

電動機の速度制御系のゲイン自動補正方法

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JPS6082079A
JPS6082079A JP58186870A JP18687083A JPS6082079A JP S6082079 A JPS6082079 A JP S6082079A JP 58186870 A JP58186870 A JP 58186870A JP 18687083 A JP18687083 A JP 18687083A JP S6082079 A JPS6082079 A JP S6082079A
Authority
JP
Japan
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speed
control system
inertia
moment
gain
Prior art date
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Pending
Application number
JP58186870A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Kai
徹 甲斐
Tomoaki Tanimoto
谷本 智昭
Yukio Magariyama
幸生 曲山
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 JP58186870A priority Critical patent/JPS6082079A/ja
Publication of JPS6082079A publication Critical patent/JPS6082079A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/045Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Ac Motors 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】 技術分野 本発明は電動機の速度制御系に係り、特に、負荷の慣性
モー35メントが変動した場合の速度制御系のサーボ特
性を改善する方法に関する。
従来技術 第7図は電動機の一般的な速度制御系のブロック図であ
る。速度指令部/から出力された速度指令信号N1−(
3fは、電動機グの回転軸に連結された速度検出器Sか
らの速度フィードバック信号Nfbと減算器乙で減算さ
れて速度アングルに入力し、その出力がトルク指令信号
となってトルク制御装置3により電動機ダを駆動する。
第2図は第1図の速度制御系のブロック線図である。I
(Nは速度アングルのゲイン(+)%)、KTはトルク
制御装置3の指令−I・ルク変換係数(ト)9− m/
v )TLは負荷トルク、CD2は(電動機グ+負荷)
の慣性モーメン)(kg・m−82)、Sはラプラス演
算子、Nは電動機速度、KT()は速度検出器3−の速
度検出変換係数(v/rpm)である。ここで、トルク
制御装置3の指令−トルク変換定数Kq・必ずしも線型
である必要はない。
第2図のブロック線図から速度に関する伝達関数は である。ここで、 / KO−□ ・・・・・・・・ ・・・・・・・・・ (
2)KTC) CD” / Toニー−・□□ ・・・・・・・・ (3)3’73
 KN−KT−KTG である。したがって、速度制御系の過渡応答は時定数T
。で代表される。そして、この時定数TOは式(3)か
ら慣性モーメントGD2に比例するので、慣性モーメン
トGD2の負荷分が増大すると過渡応答が悪化する。こ
のような慣性モーメントGD2の変動は、電動機を、例
えば工作機械の主軸駆動に使用して運転中に工具交換を
行なう場合に発生する。従来、通常の用途では速度アン
プユのゲイン1(Nを小さい負荷のときの慣性モーメン
トGD2に対して設定し、慣性モーメントGD2が増大
してもそのまま運転するようにしていた。したがって、
前述のように慣性モーメントGD2が大きくなった場合
には過渡特性が悪くなり、位置決め制御やPI制御時に
は駆動系が不安定となると℃・う欠点があった。
ここで、位置決め制御時に慣性モーメントGD2により
駆動系が不安定となる現象について説明する。第3図は
位置決め制御時のブロック線図で、第2図のブロック線
図に位置制御ループを付加したものである。Prefは
電動機位置指令信号、P o u’t は電動機位置信
号、KPGは位置検出器の位置検出変換係数(v/ra
cl) gは電動機位置指令信号Pref から位置フ
ィードバック信号である電動機位置信号Pout を減
算する減算器、K、は位置制御装置の伝達関数である。
第3図のブロック線図から位置に関する伝達関数は、 ここて゛、Kv二Ko−KTO−KPG =−==−(
5)である。
特性方程式は、 To / −−32+−S+/= O・・・ ・・・・ ・・・・
・・・・ (6)Kv Kv Tz s2+2ζT2S+/=O(GYとなる。
/ サーボ系では、減衰率ζ=0汐、即ちに■)ニーT。
のときが最適の性能を有するといわれており、減衰率ζ
が小さくなる程、ステップ入力に対するオーバーシュー
ト量が大きくなり、振動的となる。
いま、慣性モーメン) GD2か△GD2 だけ増加し
たものとし、このときの時定数をT′。、減衰率をζ′
とすると、 GD2+△GD2 ”””’ 373 ’KN−KT、KT() 〉 ” 
・・・・−=−fカ即ち減衰率この値がo、5よりも小
さくなり、系も・ま振動的となる。このように慣性モー
メントGD2が変化しても、従来は速度アンプλのゲイ
ンKl(を変えずに運転しているために、上記のように
系が振動的となり安定な位置決め制御が困難であった。
発明の目的 したがって、本発明は、負荷の慣性モーメントが変動し
たときの速度制御系のサーボ特性を自動的に改善する方
法を提供することを目的とする。
発明の構成 本発明は、ランプ状の速度指令信号と電動機の速度信号
の偏差が所定の範囲内に入るように速度制御系のゲイン
を変えるようにしたものである。
実施例 以下、本発明を実施例の図面を参照しながら説明する。
第7図は本発明の電動機の速度制御系のゲイン自動調整
方法を適用した電動機の速度制御系の構成図で・ある。
//は電動機、/2は速度検出器、/3は電動機//の
パワー回路であるインバータ、/lはインバータ/3に
ベース電流を供給するインバータ制御回路である。(イ
ンバータ/3+インバータ制御回路//lt)が第1図
の(速度アンブコ十トルク制御装置3)に相当する。ま
た、電動機//、速度検出器/2.インバータ/3.イ
ンバータ制御回路/りからなる速度制御系のブロック線
図ハ第a図と同じである。/夕は、インバータ制御回路
/qに速度アンプのゲインの設定値KNおよび速度指令
信号N r e f を出力するマイクロコンビュ−夕
である。/乙は速度検出器/2からの速度フィードバッ
ク信号Nをアナログ/デジタル変換してイ7ハ71’制
御回路/llおよびマイクロコンピュータ/りに出力す
るA/D変換器である。
初期状態において、マイクロコンピュータ/汐には、速
度制御系のゲイン、電動機の慣性モーメン)GD2M等
のパラメータから速度アンプのゲインKNが予め決めら
れている。
無負荷時には、第S図に示すように、一定の割合で増加
する速度指令信号Nrefが印加される。
この場合、速度指令信号Nr e f(S)と、速度指
令信号Nr e f’(S)と速度信号N (S)の偏
差e (s) (sはラプラス演算子)の間には が成立する。
また速度指令信号NrefはNref・(t)==ra
−t と表わされ、これをラプラス変換すると、 Nref’(S)=ra、/S2 ・・団・・・・−・
・・・・甲・・ θ0となる。式+9) 、 Qlより
、無負荷時の偏差の最終値6Mは ey(t−+co)=li:m5−e、(S)S→0 となる。
同様にして、負荷の慣性モーメントGD2Lが付加され
たときの偏差の最終値eM+Lば、そのときの速度アン
プのゲインをに’N として ”M + L (j−+oo )−’° 、(GD’y
+Gn)/373 、、、o。
KTG−KT K’N となる。
式(1υ、0りより偏差の最終値の比をめると“どなる
弐〇■から、速度アンプのゲインに′Nを慣性モーメン
トGD2の変化にしたがって可変すると偏差は、ffl
性モーメントGD2の変動、すなわち負荷の慣性モーメ
ントGD2Lが変動しても一定となることがわかる。
工作機械の主軸駆動等では、速度指令信号Nrθfは工
具交換をし設定回転数になるまで第3図のようなランプ
状に加速される。そして設定回転数に達した後に加工が
行なわれる。この工具交換をして速度指令信号Nref
が設定回転数に達するまでの間に、偏差eを一定値にす
るように速度アンプのゲインKNが捕市される。
第6図は以上述べた速度アンプのゲイン補正のフローチ
ャートである。ランプ状の速度指令信号Nr’6fがマ
イクロコンピュタ/Sからインバータ制御回路/ダに印
加されると電動機//は回転を始める。速度偏差eは速
度制御系の遅れ時間’r。
後に定常状態に達し、前述の速度偏差の最終値e。
あるいはeM+Lとなる。この時点から第4図で示す処
理を開始する。
ステップ2/では速度指令信号Nrθfと速度信号Nの
偏差eを演算する。ステップ2.2ではステップ2/で
演算した偏差eを絶対値Eに変換する。
これは以下の処理を正回転、負回転に関係な(行なうよ
うにするためである。ステップ23では速度偏差eの絶
対値Eと電動機//単体のときの設定された速度偏差の
最大値emaxと大小判別を行なう。E≧emaXのと
きは負荷の慣性モーメントGD2Lが電動機//の慣性
モーメン) GD2+Aより大きい場合であり、ステッ
プ2グに進む。
ステップ2+!では速度アンプのゲインKNをΔKNだ
け増加させる。このΔKNは電動機//単体時に設定し
た速度アンプのゲインの微小変化分である。ステップ、
2!;はステップ23においてE〈”maxのとき、つ
まり速度アンプのゲインKNが負荷の慣性モーメントG
D2Lに対して最適に設定されているか、負荷の慣性モ
ーメントGD2Lに対して大きく設定されている場合で
、速度偏差eの絶対値Eと電動機//単体時の設定され
た速度偏差の最小値eminの大小判別を行なう。
ステラプス乙は速度アンプのゲインKNが負荷の慣性モ
ーメントGD2Lに対して大きく設定されている場合で
ゲインKNをΔKNだけ減少させる。ステップ2’lあ
るい(まステップユ乙でゲインKNをΔKN増大あるい
は減少させた後、ステップ27でKN−8なる演算を行
なってトルク指令Tを算出する。
以上のステップ27〜27の処理は、加速中あるいは減
速中に繰返し行なわれ、速度偏差eをe、 m i n
(e(0ma xの一定範囲に保つように速度アンプの
ゲインKNの補正がなされる。
発明の効果 一般に、工作機械の主軸等を駆動する電動機の加減速は
、ランプ状に変化する速度指令信号によって行なわれる
ことが多い。本発明はこのランプ状の速度指令信号を利
用し、速度偏差が一定の範囲内になるように速度アンプ
のゲインを補正するものであるので、位置決め制御やP
I副制御行なう場合の負荷の慣性モーメントの変動によ
る過渡特性の低下や位置決め制御時の振動を防ぐことが
できる。しかもこのゲインの補正は負荷の慣性モーメン
トを測定して行なうものではないのでその処理が容易で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は電動機の一般的な速度制御系のブロック図、第
1図はそのブロック線図、第3図は第7図に位置決め制
御系を伺加したときのブロック線図、第を図は本発明の
方法を適用した電動機の速度制御系の実施例の構成図、
第に図は第7図における速度指令信号Nrefの時間的
変化を示す図、第4図は速度アンプのゲインKNの補正
のフローチャートである。 //:電動機。 /2:速度検出器。 /3:インバータ。 /4f’:インバータ制御回路。 /S:マイクロコンピュタ。 /乙: A/D変換器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電動機の速度制御系におし・て、ランプ状の速度指令信
    号と電動機の速度信号の偏差が所定の範囲内に入るよう
    に速度制御系のゲインを変えるようにしたことを特徴と
    する、電動機の速度制御系のゲイン自動補正方法。
JP58186870A 1983-10-07 1983-10-07 電動機の速度制御系のゲイン自動補正方法 Pending JPS6082079A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63316687A (ja) * 1987-06-18 1988-12-23 Mitsubishi Electric Corp 誘導電動機のベクトル制御演算装置
JPH01286790A (ja) * 1988-05-12 1989-11-17 Nippon Steel Corp 電動機の制御方法および装置
JPH01308188A (ja) * 1988-06-06 1989-12-12 Hitachi Ltd 移動体の速度制御装置

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JPS57135693A (en) * 1981-02-12 1982-08-21 Mitsubishi Electric Corp Control device for motor

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