JPS6338958B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6338958B2 JPS6338958B2 JP57075417A JP7541782A JPS6338958B2 JP S6338958 B2 JPS6338958 B2 JP S6338958B2 JP 57075417 A JP57075417 A JP 57075417A JP 7541782 A JP7541782 A JP 7541782A JP S6338958 B2 JPS6338958 B2 JP S6338958B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- speed
- current
- output
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、直流電動機もしくはこれと等価な
制御が可能な交流電動機における制御系のダイナ
ミツクな特性の自動調整を行なう速度制御装置、
すなわち自動チユーニング速度制御装置に関す
る。一般に、この種の制御装置においては、電動
機の種類または負荷の変動によつて変わるGD2量
（慣性モーメントに相当する量）、界磁量等に応じ
て速度調節器の比例ゲインをその都度調節するこ
となく自動調整されるようにすることが望まし
い。
制御が可能な交流電動機における制御系のダイナ
ミツクな特性の自動調整を行なう速度制御装置、
すなわち自動チユーニング速度制御装置に関す
る。一般に、この種の制御装置においては、電動
機の種類または負荷の変動によつて変わるGD2量
（慣性モーメントに相当する量）、界磁量等に応じ
て速度調節器の比例ゲインをその都度調節するこ
となく自動調整されるようにすることが望まし
い。
従来、この種のものとして、例えば特公昭48−
15838号公報に示されるような制御方式が知られ
ている。これは、運転中の速度制御系を特別な信
号によつて安定限界に移行させ、不安定状態とな
る系の挙動から制御系のパラメータを推定し、調
節器のパラメータ（比例ゲイン）を自動修正する
ものである。
15838号公報に示されるような制御方式が知られ
ている。これは、運転中の速度制御系を特別な信
号によつて安定限界に移行させ、不安定状態とな
る系の挙動から制御系のパラメータを推定し、調
節器のパラメータ（比例ゲイン）を自動修正する
ものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このような方式では上記不安定
状態における電機子電流の振れ幅が大きく、しか
も制御系を周期的に不安定状態にするという欠点
があつた。
状態における電機子電流の振れ幅が大きく、しか
も制御系を周期的に不安定状態にするという欠点
があつた。
この発明は上述の如き欠点を除去すべくなされ
たもので、より安定な自動チユーニング速度制御
装置を提供することを目的とする。
たもので、より安定な自動チユーニング速度制御
装置を提供することを目的とする。
この発明の特徴は、電流調節ループをマイナル
ープとして有する速度調節ループ内に、電動機速
度実際値および電動機電流実際値にもとづいて電
動機磁速と電動機起動時定数との比を演算し該演
算結果にもとづいて速度調節器出力を制御する自
動チユーニング回路を設け、該回路によつて速度
調節器の比例ゲインを自動修正して電流制御を行
なうことにより制御系の安定化を図るようにした
点にある。
ープとして有する速度調節ループ内に、電動機速
度実際値および電動機電流実際値にもとづいて電
動機磁速と電動機起動時定数との比を演算し該演
算結果にもとづいて速度調節器出力を制御する自
動チユーニング回路を設け、該回路によつて速度
調節器の比例ゲインを自動修正して電流制御を行
なうことにより制御系の安定化を図るようにした
点にある。
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
図はこの発明の実施例を示すブロツク図であ
る。
る。
図において、１は速度調節器（ASR）、２は電
流調節器（ACR）を含む電流調節器、３は直流
電動機の界磁々束模擬要素、４は直流電動機の起
動時定数模擬要素で、これら要素３，４によつて
直流電動機が模擬される。また、５，６は微分フ
イルタ、７は乗算器、８は切換器、９は積分要
素，１０はコンパレータ、１１，１２は割（除）
算器、AMPは反転増幅器、Ｓ１はスイツチで、
これらによつて自動チユーニング回路Ａが構成さ
れる。すなわち、従来の調節系が１〜４からなる
ループで構成されるのに対し、この実施例は該点
線部分を開放するとともに、自動チユーニング回
路Ａを接続して構成される。
流調節器（ACR）を含む電流調節器、３は直流
電動機の界磁々束模擬要素、４は直流電動機の起
動時定数模擬要素で、これら要素３，４によつて
直流電動機が模擬される。また、５，６は微分フ
イルタ、７は乗算器、８は切換器、９は積分要
素，１０はコンパレータ、１１，１２は割（除）
算器、AMPは反転増幅器、Ｓ１はスイツチで、
これらによつて自動チユーニング回路Ａが構成さ
れる。すなわち、従来の調節系が１〜４からなる
ループで構成されるのに対し、この実施例は該点
線部分を開放するとともに、自動チユーニング回
路Ａを接続して構成される。
図の上部に示される制御ループにおいては、模
擬要素３，４によつて直流電動機が模擬される一
方、速度調節器１は要素４を介して得られる速度
実際値ｎが設定（目標）値n*に等しくなるよう
に調節出力を出し、該調節出力を電流制御系２に
おける電流指令値として直流電動機の制御を行な
う。一方、自動チユーニング回路Ａは電動機速
度、電流の実際値信号、速度偏差Δnを入力とし
て直流電動機制御系のゲイン（Ｋ＝Tm／Φ）を
推定演算し、Δnのゲイン補正値KΔnおよび電流
指令値の修正値（ia＊＋δ＊）を出力する。な
お、（＊）印は設定値または目標値を示すものと
する。
擬要素３，４によつて直流電動機が模擬される一
方、速度調節器１は要素４を介して得られる速度
実際値ｎが設定（目標）値n*に等しくなるよう
に調節出力を出し、該調節出力を電流制御系２に
おける電流指令値として直流電動機の制御を行な
う。一方、自動チユーニング回路Ａは電動機速
度、電流の実際値信号、速度偏差Δnを入力とし
て直流電動機制御系のゲイン（Ｋ＝Tm／Φ）を
推定演算し、Δnのゲイン補正値KΔnおよび電流
指令値の修正値（ia＊＋δ＊）を出力する。な
お、（＊）印は設定値または目標値を示すものと
する。
ところで、一般に電動機においては、次の(1)式
の如き関係式が成立する。
の如き関係式が成立する。
Tmdn／dt＝iaΦ−τl………(1)
ここに、Tmは電動機起動時定数、ｎは速度実
際値、iaは電流調節系の出力、すなわち電動機電
流実際値、τlは負荷トルクである。いま、負荷ト
ルクτlが一定であるか、あるいはその変化がゆる
やかならば、(1)式の両辺を微分することによつて
次式の如く負荷トルクτlの項は無視される。
際値、iaは電流調節系の出力、すなわち電動機電
流実際値、τlは負荷トルクである。いま、負荷ト
ルクτlが一定であるか、あるいはその変化がゆる
やかならば、(1)式の両辺を微分することによつて
次式の如く負荷トルクτlの項は無視される。
Tmd2n／dt2………(2)
ここで、ｎの２階微分とiaの１階微分との比を
求めると d2n/dt2／dia/dt＝Φ／Tm となることから、Φ／Tmが得られることにな
る。そこで、微分フイルタ５，６によりそれぞれ
iaの１階微分、ｎの２階微分を行なえば、その出
力にはそれぞれdia／dt（＝ｘ）、d2n／dt2（＝ｙ）
が得られるので、ループ７〜１０によつてｙ／ｘ
をとり出すようにする。すなわち、積分器９の出
力Ｚは、Ｓをラプラス演算子とすると １／Ko・SZ＝（ｙ−Zx）sgn（ｘ）………(3) となる。ただし、 sgn（ｘ）＝｛＋１；ｘ＞０ −１；ｘ＜０ である。(3)式をＺについて解くと、 Ｚ＝ysgn（ｘ）／xsgn（ｘ）＋Ｓ／Ko ＝ｙ／ｘ・１／１＋Ｓ１／koxsgn（ｘ）………(4) となり、ｔ→∞とすることによつてＺ＝ｙ／ｘと
なる。
求めると d2n/dt2／dia/dt＝Φ／Tm となることから、Φ／Tmが得られることにな
る。そこで、微分フイルタ５，６によりそれぞれ
iaの１階微分、ｎの２階微分を行なえば、その出
力にはそれぞれdia／dt（＝ｘ）、d2n／dt2（＝ｙ）
が得られるので、ループ７〜１０によつてｙ／ｘ
をとり出すようにする。すなわち、積分器９の出
力Ｚは、Ｓをラプラス演算子とすると １／Ko・SZ＝（ｙ−Zx）sgn（ｘ）………(3) となる。ただし、 sgn（ｘ）＝｛＋１；ｘ＞０ −１；ｘ＜０ である。(3)式をＺについて解くと、 Ｚ＝ysgn（ｘ）／xsgn（ｘ）＋Ｓ／Ko ＝ｙ／ｘ・１／１＋Ｓ１／koxsgn（ｘ）………(4) となり、ｔ→∞とすることによつてＺ＝ｙ／ｘと
なる。
つまり、ｘ＞０、ｙ＞０に限られるならば、切
換器８、コンパレータ１０および反転増幅器
AMP等は不要であるが、このようにした場合に
ｘ＜０となると、正帰還となるので同図の如くす
る。こうすれば、ｘ＜０のとき、第４式の第２項
に示すＳにかゝる項を１／（−KOｘ）とするこ
とができ、負帰還系とすることができる。コンパ
レータ１０はｘの正、負を検出し、これに応じて
切換器８のの接点を切換え、ｘの正、負にかゝわ
らず常に負帰還となるようにし、結果的にループ
７〜１０の出力からは、 Ｚ＝ｙ／ｘ＞０ が求められるようにする。なお、ｘ、ｙは同極性
である。
換器８、コンパレータ１０および反転増幅器
AMP等は不要であるが、このようにした場合に
ｘ＜０となると、正帰還となるので同図の如くす
る。こうすれば、ｘ＜０のとき、第４式の第２項
に示すＳにかゝる項を１／（−KOｘ）とするこ
とができ、負帰還系とすることができる。コンパ
レータ１０はｘの正、負を検出し、これに応じて
切換器８のの接点を切換え、ｘの正、負にかゝわ
らず常に負帰還となるようにし、結果的にループ
７〜１０の出力からは、 Ｚ＝ｙ／ｘ＞０ が求められるようにする。なお、ｘ、ｙは同極性
である。
したがつて、この値を除算器１１の分母に加え
れば、その出力はΔnｘ／ｙ＝ΔnTm／Φとなるので、 速度制御系の一巡伝達関数Goは、 Go＝（Tm／φ）KP（１＋STi／STi） （１／１＋STa）φ・１／STm となることから、界磁々束成分Φおよび起動時定
数成分Tmは打ち消され、その結果、伝達関数
GoはΦ、Tmの変化に拘らず一定となり、制御
系の応答が常に最適となるものである。ここに、
Kp１＋STi／STi、１／１＋STa、Φ／STmはそれぞれ速度 調節器、電流制御系、直流電動機の伝達関数を表
わすものである。
れば、その出力はΔnｘ／ｙ＝ΔnTm／Φとなるので、 速度制御系の一巡伝達関数Goは、 Go＝（Tm／φ）KP（１＋STi／STi） （１／１＋STa）φ・１／STm となることから、界磁々束成分Φおよび起動時定
数成分Tmは打ち消され、その結果、伝達関数
GoはΦ、Tmの変化に拘らず一定となり、制御
系の応答が常に最適となるものである。ここに、
Kp１＋STi／STi、１／１＋STa、Φ／STmはそれぞれ速度 調節器、電流制御系、直流電動機の伝達関数を表
わすものである。
さらに、同図において、εは一定量の補助信号
を示すもので、Ｚ→０にして系を間欠的に不安定
方向に移行させるものである。すなわち、ループ
７〜１０でＺ＝ｙ／ｘが正しく求められた後、εが Ｚ→０とする方向に加えられていると、 Δn／Ｚ→大 となるので主制御系１〜４は不安定となり、振動
（ハンチング）が生じる。しかし、このときｘ、
ｙも変化しているので、 Ｚ＝ｙ／ｘ の如くＺが再び求められて安定な系に向かい、振
動が収まる。その後、εが加わつているので、Ｚ
は再び零の方向に向かい、以上の動作を繰り返
す。このように、εは主制御系を間欠的に励起し
てΦまたはTmの変化を抽出するためのもので、
この信号εがないと、ΦまたはTnがゆつくり変
化したとき、ia、ｎにその影響が現われないの
で、チユーニングにずれが生じ、正しいΦ／Tn
が得られないことになる。
を示すもので、Ｚ→０にして系を間欠的に不安定
方向に移行させるものである。すなわち、ループ
７〜１０でＺ＝ｙ／ｘが正しく求められた後、εが Ｚ→０とする方向に加えられていると、 Δn／Ｚ→大 となるので主制御系１〜４は不安定となり、振動
（ハンチング）が生じる。しかし、このときｘ、
ｙも変化しているので、 Ｚ＝ｙ／ｘ の如くＺが再び求められて安定な系に向かい、振
動が収まる。その後、εが加わつているので、Ｚ
は再び零の方向に向かい、以上の動作を繰り返
す。このように、εは主制御系を間欠的に励起し
てΦまたはTmの変化を抽出するためのもので、
この信号εがないと、ΦまたはTnがゆつくり変
化したとき、ia、ｎにその影響が現われないの
で、チユーニングにずれが生じ、正しいΦ／Tn
が得られないことになる。
一方、εにより主制御系を励振する場合、
動作が間欠的であること。
ｎに現われる振動が大きい。
ことにより、のためΦ／Tnの早い変化に追従
しない、のため精度が悪くなる、と云う問題が
ある。このため、電流指令値iaΦにδで示される
一定周波数の微小な矩形波信号を重畳してia、ｎ
を連続的に変化させるようにしている。こうする
ことにより、εによつてＺ→０に向かおうとする
が、信号δによりｙ／ｘが求められているので、 Ｚ＝ｙ／ｘ＝一定値 となり、上記のような周期的な振動は生じない。
しない、のため精度が悪くなる、と云う問題が
ある。このため、電流指令値iaΦにδで示される
一定周波数の微小な矩形波信号を重畳してia、ｎ
を連続的に変化させるようにしている。こうする
ことにより、εによつてＺ→０に向かおうとする
が、信号δによりｙ／ｘが求められているので、 Ｚ＝ｙ／ｘ＝一定値 となり、上記のような周期的な振動は生じない。
なお、δの大きさをδ／Ｚとすることにより、
Φ／Tnの大きさによつて自動的に変化するよう
にして、ｎに現われる影響を常に同じになるよう
にしている。これを行なうのが、除算器１２であ
る。
にして、ｎに現われる影響を常に同じになるよう
にしている。これを行なうのが、除算器１２であ
る。
なお、万一自動チユーニングがうまく行かない
ときはスイツチＳ１を操作することによつて、点
線で示される如き従来ループに切り換えて運転を
継続することができる。
ときはスイツチＳ１を操作することによつて、点
線で示される如き従来ループに切り換えて運転を
継続することができる。
以上のように、この発明によれば、電流指令値
に一定周波数の微小矩形波信号を界磁量および起
動時定数に応じてその振幅を変化させるように加
えてΦ／Tmを演算するようにしたので、Φ／
Tmの変化に拘らず安定で最適な制御を実現する
ことができる。
に一定周波数の微小矩形波信号を界磁量および起
動時定数に応じてその振幅を変化させるように加
えてΦ／Tmを演算するようにしたので、Φ／
Tmの変化に拘らず安定で最適な制御を実現する
ことができる。
なお、この発明は上記で説明した直流電動機の
他に、交流電動機や同様の伝達特性をもつ制御対
象の制御系についても同様にして適用することが
できる。
他に、交流電動機や同様の伝達特性をもつ制御対
象の制御系についても同様にして適用することが
できる。
図はこの発明の実施例を示すブロツク図であ
る。 符号説明 １…速度調節器（ASR）、２…電流
調節系、３…界磁々束模擬要素、４…電動機起動
時定数模擬要素、５，６…微分フイルタ、７…乗
算器、８…切換器、９…積分要素、１０…コンパ
レータ、１１，１２…除算器、Ａ…自動チユーニ
ング回路、Ｓ１…スイツチ、AMP…反転増幅器。
る。 符号説明 １…速度調節器（ASR）、２…電流
調節系、３…界磁々束模擬要素、４…電動機起動
時定数模擬要素、５，６…微分フイルタ、７…乗
算器、８…切換器、９…積分要素、１０…コンパ
レータ、１１，１２…除算器、Ａ…自動チユーニ
ング回路、Ｓ１…スイツチ、AMP…反転増幅器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電動機の速度実際値を目標値に一致させるべ
く速度調節を行なう速度調節ループ内に該ループ
の出力を電流指令値として電機子電流もしくはこ
れに相当する電動機電流成分を調節する電流調節
ループを有してなる電動機の速度制御装置におい
て、 前記電動機速度を２階微分する第１の微分フイ
ルタ要素と、 前記電機子電流もしくはこれに相当する電動機
電流成分を１階微分する第２の微分フイルタ要素
と、 前記第１、第２微分フイルタ要素の出力から電
動機磁束と電動機起動時定数との比を演算する演
算要素と、 前記電動機速度の指令値とその実際値との偏差
を前記比によつて除算する第１の除算要素と、 外部から与えられる所定周波数の矩形波信号を
前記比によつて除算する第２の除算要素と、 該第２の除算要素の出力に前記速度調節ループ
の出力（電流指令値）を加算する加算要素と、 を設け、前記第１除算要素の出力を速度調節ルー
プの入力へ、また前記加算要素の出力を電流調節
ループの入力へそれぞれ導くことにより、速度調
節ループの比例ゲインを自動修正して制御系の安
定化を図るようにしたことを特徴とする電動機の
速度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57075417A JPS58192486A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 電動機の速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57075417A JPS58192486A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 電動機の速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58192486A JPS58192486A (ja) | 1983-11-09 |
| JPS6338958B2 true JPS6338958B2 (ja) | 1988-08-02 |
Family
ID=13575579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57075417A Granted JPS58192486A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 電動機の速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58192486A (ja) |
-
1982
- 1982-05-07 JP JP57075417A patent/JPS58192486A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58192486A (ja) | 1983-11-09 |
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