CN101366166B - 电动机控制装置和电动机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的电动机控制装置(110)根据电动机速度计算出电动机扭矩指令，使电动机产生与该电动机扭矩指令对应的扭矩，驱动与该电动机结合的机械负载(3)。电动机控制装置(110)具备：在根据电动机速度计算出速度补偿扭矩时，将与电动机速度对应的速度补偿扭矩的频率特性设定为频率响应的恒定增益小于增益最大值那样的低频屏蔽特性的速度补偿部件(103)；将从外部输入的前馈扭矩信号和速度补偿扭矩相加而作为电动机扭矩指令的扭矩加法器(106)。

Description

电动机控制装置和电动机控制方法

技术领域

本发明涉及作为各种产业机械的驱动装置而被使用的电动机的控制技术，特别涉及在钢板、纸、膜(film)等输送材料的输送中使用的电动机的电动机控制装置和电动机控制方法。

背景技术

例如为了输送钢板、纸、膜等带状的输送材料，而连续配置多个输送滚筒，一边分别通过电动机驱动该输送滚筒一边进行输送。在这样的在电动机的控制中使用的电动机控制装置中，以前具备进行以下的控制等的速度控制器，即通过将速度指令与电动机速度的偏差作为输入而进行比例控制(P控制)或比例积分控制(PI控制)的计算，从而计算出速度补偿扭矩使得速度指令与实际速度一致，并将该速度补偿扭矩与电动机扭矩指令相加。

在这样的电动机控制装置中，在通过多个输送滚筒而一边约束输送材料一边进行输送时，在与输送材料联动地动作的电动机的速度和速度指令之间即使有恒定的微小差分，通过上述的速度控制器的动作，也不会恒定地产生过大的扭矩。从实现它的目的出发，以前例如使用了恒定误差(droop)控制，即从速度指令减去上述速度补偿扭矩的比例倍的速度恒定误差量而进行控制。另外，在输送材料的加减速时，从正确地跟踪速度指令的目的出发，也进行了以下这样的控制，即根据速度指令求出电动机的加减速所需要的扭矩即加减速补偿扭矩，将该加减速补偿扭矩加到电动机扭矩指令上(例如参考专利文献1)。

进而，还进行了以下这样的控制，即将对输送材料赋予张力所需要的扭矩、补偿摩擦等机械损失的扭矩作为前馈补偿而加到扭矩指令上(例如参考非专利文献1)。

专利文献1：特开平4-121086号公报(图1)

非专利文献1：“連続焼鈍設備におけるストリツプの張力制御技術”平成3年电气学会产业应用部门全国大会预稿集p.800～p.801

但是，在这样的现有的电动机控制装置中，输送滚筒的滚筒直径的实际值相对于设计值有微小误差，由于输送材料在输送滚筒的前后伸缩等理由，为了将输送材料的张力确保为一定，必须使与输送材料联动地动作的电动机的速度与速度指令之间具有微小的差分。在这样的情况下，在上述那样的现有的电动机控制装置中，即使进行上述的恒定误差控制，速度控制器也会动作而减小恒定的电动机速度与速度指令的差分，速度控制器恒定地产生大的扭矩。其结果是有对输送材料赋予的张力和压力相对于根据外部扭矩指令而赋予的值产生大的差分的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述那样的问题而提出的，其目的在于：得到一种即使在电动机速度与速度指令之间恒定地有差分，也使电动机产生如设定值那样的扭矩，由此能够一边如从外部设定地那样产生对输送材料施加的张力和压力，一边与速度指令对应地正确并且稳定地控制输送速度的电动机控制装置和电动机控制方法。

本发明的第一发明的电动机控制装置根据电动机速度计算出电动机扭矩指令，使电动机产生与该电动机扭矩指令对应的扭矩，驱动与该电动机结合的机械负载，其特征在于包括：在至少根据电动机速度计算出速度补偿扭矩时，将与电动机速度对应的速度补偿扭矩的频率特性设定为频率响应的恒定增益小于增益最大值那样的低频屏蔽特性的速度补偿部件；将从外部输入的至少前馈扭矩信号和速度补偿扭矩相加而作为电动机扭矩指令的扭矩加法器。

本发明的第二发明的电动机控制装置的特征在于：速度补偿部件将与电动机速度对应的速度补偿扭矩的频率特性设定为频率响应的恒定增益为包括0的微小值那样的低频屏蔽特性。

本发明的第三发明的电动机控制装置的特征在于：速度补偿部件输入根据从外部输入的电动机动作指令计算出的规范速度信号和电动机速度，根据规范速度信号与电动机速度的差分即速度偏差，进行速度补偿扭矩的计算。

本发明的第四发明的电动机控制装置的特征在于还包括：根据电动机动作指令，计算出用于进行加减速使得电动机和机械负载的速度与规范速度信号一致的加减速补偿扭矩的加减速补偿计算部件，其中扭矩加法器将加减速补偿扭矩、前馈扭矩信号和速度补偿扭矩相加而作为电动机扭矩指令。

本发明的第五发明的电动机控制方法通过根据电动机速度计算出电动机扭矩指令，使电动机产生与该电动机扭矩指令对应的扭矩，从而驱动与电动机结合的机械负载，其特征在于：在至少根据电动机速度计算出速度补偿扭矩时，将与电动机速度对应的速度补偿扭矩的频率特性设定为频率响应的恒定增益小于增益最大值那样的低频屏蔽特性，将从外部输入的至少前馈扭矩信号和速度补偿扭矩相加而作为电动机扭矩指令。

本发明的第六发明的电动机控制方法的特征在于：将与电动机速度对应的速度补偿扭矩的频率特性设定为频率响应的恒定增益为包括0的微小值那样的低频屏蔽特性。

本发明的第七发明的电动机控制方法的特征在于：输入根据从外部输入的电动机动作指令计算出的规范速度信号和电动机速度，根据规范速度信号与电动机速度的差分即速度偏差，进行速度补偿扭矩的计算。

本发明的第八发明的电动机控制方法的特征在于：根据电动机动作指令，计算出用于进行加减速使得电动机和机械负载的速度与规范速度信号一致的加减速补偿扭矩，将加减速补偿扭矩、前馈扭矩信号和速度补偿扭矩相加而作为电动机扭矩指令。

另外，恒定增益是指在频率响应中频率为0时的增益。另外，“包括0的微小值”的“微小值”是指例如频率响应增益的最大值的1/5以下程度的值。

根据上述第一和第五发明，能够使电动机的速度稳定地动作，并且恒定地降低电动机所产生的扭矩与从外部设定的前馈扭矩信号的差分。由此，在使用该电动机输送的输送材料中，能够进行稳定的输送，并且减小施加在输送材料上的张力和压力与设定值的差分。

根据上述第二和第六发明，能够使电动机的速度稳定地动作，并且恒定地将电动机所产生的扭矩与从外部设定的前馈扭矩信号的差分设定为包括0的微小值。由此，能够将施加到输送材料上的张力和压力与设定值的差分进一步降低到包括0的微小值。

根据上述第三和第七发明，能够一边以良好的特性跟踪电动机动作指令的变更一边使电动机的速度稳定地动作，并且恒定地降低电动机所产生的扭矩与从外部设定的前馈扭矩信号的差分。由此，能够跟踪动作指令地稳定地输送输送材料，并且减小施加在输送材料上的张力和压力与设定值的差分。

根据上述第四和第八发明，即使在稳定地使电动机的速度动作进行加减速时，也能够一边正确地进行加减速，一边恒定地降低电动机所产生的扭矩与从外部输入的前馈扭矩信号的差分。由此，即使在加减速时，也能够减小施加在输送材料上的张力和压力与设定值的差分。

附图说明

图1是表示实施例1的电动机控制装置的框图。

图2是电动机控制装置的适用例子的输送***的结构图。

图3是比较地表示出的现有的速度补偿部件的框图。

图4是表示比较地表示出的现有的速度补偿部件的特性的频率响应增益图。

图5是表示实施例1的高通滤波器的特性的频率响应增益图。

图6是表示实施例1的速度补偿部件的特性的频率响应增益图。

图7是表示实施例2的电动机控制装置的框图。

图8是表示实施例3的电动机控制装置的框图。

符号说明

1：电动机；3：机械负载；103、203、303：速度补偿部件；106、206、306：扭矩加法器；108：加减速补偿计算部件；110、210、310：电动机控制装置

具体实施方式

实施例1

图1是表示本发明的实施例1的电动机控制装置的框图。在图1中，本实施例的电动机控制装置110输入从外部输入的前馈扭矩信号τff和速度指令ωcmd、由速度检测器2检测出的电动机速度信号ωm，通过以下所述的动作，输出电动机扭矩指令τmr。电动机1由于通常的电动机控制电路和电力变换电路(未图示)的作用，产生与电动机扭矩指令τmr一致那样的扭矩，驱动电动机1和与其结合的输送滚筒等机械负载3。

在电动机控制装置110的内部，规范速度生成部件107输入速度指令ωcmd，例如通过一次延迟计算等，计算并输出规范速度信号ωref使得跟踪速度指令ωcmd。另外，速度补偿部件103输入规范速度信号ωref和电动机速度信号ωm，输出速度补偿扭矩τsc。进而，加减速补偿计算部件108与速度指令ωcmd的变化对应地，计算出使电动机1和与其结合的机械负载3加减速所需要的扭矩，并作为加减速补偿扭矩τacc输出。该加减速补偿扭矩τacc的计算例如通过计算出规范速度信号ωref的微分信号即规范加速度信号，将其乘以电动机1和机械负载3的惯性运动等的方法进行计算。

另外，扭矩加法器106输出将从外部输入的前馈扭矩信号τff和加减速补偿扭矩τacc和速度补偿扭矩τsc相加后的信号作为电动机扭矩指令τmr。最终，电动机控制装置110输出该电动机扭矩指令τmr。

在速度补偿部件103的内部，高通滤波器104输入规范速度信号ωref与电动机速度信号ωm的偏差即速度偏差ωe，输出进行了恒定增益为0或微小的高通滤波计算的结果。速度放大补偿部件105输入该高通滤波器104的输出，通过比例计算、或使用了恒定增益有限的伪积分的伪比例积分计算等放大计算，输出速度补偿扭矩τsc。

接着，说明本实施例的动作和由此得到的效果。图2表示利用了本实施例的电动机控制装置110的输送***的结构例子。在图2所示的输送***中，分别通过第一电动机21和第二电动机22驱动相对于输送材料25的输送方向而设置在上游侧的第一输送滚筒23和设置在下游侧的第二输送滚筒24，由此输送钢板、纸和膜等带状的输送材料25。另外，在图2中，只表示出第一和第二的2个输送滚筒23、24，但也可以是沿着输送材料25的输送方向具有更多的输送滚筒的***。

在这样的输送***中，理想的是一边保持对输送材料25施加希望的张力的状态，一边以希望的输送速度进行加减速而进行输送材料25的输送。本实施例1的电动机控制装置例如是为了驱动图2所示的上游侧的第一电动机21而使用的，这时，可以使用进行通常的速度控制和位置控制的电动机控制装置驱动下游侧的第二电动机22。

接着，说明如上述那样构成的本实施例的电动机控制装置110的动作和所得到的效果。将上述那样从外部输入的前馈扭矩信号τff作为对输送材料25施加张力所需要的扭矩，赋予在外部计算的值。另外，更详细地说，也可以将前馈扭矩信号τff设置为在对上述输送材料25施加张力的扭矩上进而加上计算了电动机1和机械负载3的摩擦等机械损失的值。

另外，如上述那样，电动机控制装置110根据从外部输入的速度指令ωcmd生成规范速度信号ωref，并且计算出进行加减速使得电动机1和机械负载3与规范速度信号ωref一致所需要的加减速补偿扭矩τacc，前馈地将前馈扭矩信号τff和加减速补偿扭矩τacc与电动机扭矩指令τmr相加。这时，如果假设将后述的速度补偿扭矩τsc考虑为0，即考虑为省略速度补偿部件103而电动机控制装置110只通过扭矩控制进行动作，则如果前馈扭矩信号τff和加减速补偿扭矩τacc的计算正确，并且没有其他摩擦变动等的干扰因素，则能够一边对输送材料施加希望的张力，一边使电动机1和机械负载3加减速，能够如希望的那样进行张力和速度的控制。

但是，实际上，如果只用前馈扭矩信号τff和加减速补偿扭矩τacc驱动电动机1，则由于电动机1所产生的扭矩的脉动、输送滚筒和机械负载3的机械偏芯等造成的速度的脉动、考虑到摩擦等机械损失的变动、加减速补偿扭矩τacc的计算中的电动机1和机械负载3的过渡性动态特性的补偿误差等各种干扰的影响，有电动机速度变动即输送材料的输送不稳定的问题。

接着，说明本实施例的速度补偿部件103的性质和效果。速度补偿部件103具有抑制上述说明了的因干扰等的影响产生的电动机速度的变动的效果。为了说明本实施例的效果，首先使用图2说明现有技术及其问题。一般，在图2所示的输送***中，2个输送滚筒23、24的滚筒直径相对于设计值具有微小误差。另外，如果在输送滚筒23、24的前后，输送材料25的张力不同，则由于输送材料25的伸缩，输送材料25的输送速度在输送滚筒前后变化。将这些作为原因，为了将一边通过多个输送滚筒进行约束一边被输送的输送材料25的张力保持一定，需要在与输送材料25联动地动作的电动机的速度和速度指令之间保持微小的差分。另外相反，如果进行控制使得电动机速度与设定值完全一致，则会对输送材料25施加过大的张力，另外在电动机中，产生与该张力对应那样的过大的电动机扭矩。

从防止这样的不适合的目的出发，如专利文献1和非专利文献1所记载的现有的电动机控制装置那样，大多使用恒定误差控制，即从速度指令减去恒定误差量，该恒定误差量是将规定的增益乘以进行比例积分(PI)控制等的速度控制器输出的扭矩信号所得到的。通过进行这样的恒定误差控制，即使恒定地具有微小速度差，也可以防止电动机扭矩过大，其结果能够防止对输送材料施加的张力过大(或者过小)。

图3是与本实施例的速度补偿部件103进行比较所示的现有的速度补偿部件的框图。如果为了容易理解上述那样的现有的恒定误差控制的特性和问题点，而与本实施例对比地等价(变换)地表示现有的恒定误差控制，则可以表示为将本实施例的图1的电动机控制装置110的速度补偿部件103置换为图3所示的速度补偿部件11的控制***。

图3所示的速度补偿部件11输入规范速度信号ωref和电动机速度信号ωm，并作为速度补偿扭矩τsc输出。在速度补偿部件11的内部，从规范速度信号ωref与电动机速度信号ωm的偏差即速度偏差ωe减去了后述的恒定误差量ωdrp的信号被输入到比例积分计算部件12。比例积分计算部件12对该输入进行比例积分计算PI(s)，将其结果作为速度补偿扭矩τsc输出。另外，恒定误差补偿部件13将规定的乘数kdrp乘以速度补偿扭矩τsc，计算出上述的恒定误差量ωdrp。这样，速度补偿部件11输出速度补偿扭矩τsc。

在此，在图3的速度补偿部件11中，构成为将从规范速度信号ωref与电动机速度信号ωm的偏差减去了恒定误差量ωdrp后的信号输入到比例积分计算部件12，但作为其他的方法，可以等价地构成为将从规范速度信号ωref减去了恒定误差量ωdrp的信号与电动机速度信号ωm的偏差输入到比例积分计算部件12。即，通过进行这样的恒定误差控制，如果速度补偿扭矩τsc不变大，则减小规范速度信号ωref地进行修正，由此具有防止速度补偿扭矩τsc过大的效果。

上述那样的现有的恒定误差控制中的比例积分计算部件12的传递函数PI(s)进行下式(1)所示的计算。其中，s是拉普拉斯算子。

PI(s)＝(Kp·s+Ki)/s                            ......(1)

另外，用下式(2)表示从速度偏差ωe到速度补偿扭矩τsc的传递函数。

τsc/ωe＝(Kp·s+Ki)/[(1+Kdrp·Kp)s+Kdrp·Ki]  ......(2)

在此，公式2相对于从电动机速度信号ωm到速度补偿扭矩τsc的传递函数，除了正负以外完全相同，以下，将从速度偏差ωe或电动机速度信号ωm到速度补偿扭矩τsc的频率响应增益简单地称为速度补偿部件的频率响应增益。

公式(2)所示的速度补偿部件的频率响应增益在不使用恒定误差控制的情况下与公式(1)相同，s＝0时的恒定增益为无限大，如果恒定地具有微小速度偏差量ωe，则进行产生无限大的速度补偿扭矩τsc那样的计算。

另一方面，对于使用了恒定误差控制的情况下的速度补偿部件的频率响应增益，图4表示了其折线近似，但恒定增益在公式(2)中为s＝0时的1/Kdrp，即使恒定地具有速度偏差量ωe，速度补偿扭矩τsc也是有限的，与不进行恒定误差控制的情况相比，防止了电动机扭矩指令τmr过大。

但是，进行了恒定误差控制的情况下的恒定增益1/Kdrp比高频增益的Kp/(1+Kdrp·Kp)大，在频率响应增益中，是恒定增益为最大的特性。其结果是，如果从将输送材料的张力保持为一定的必要性出发，使电动机速度和速度指令具有微小的差分，如果使从外部提供的对电动机1的速度指令相对于通过多个输送滚筒约束地被输送的输送材料的输送速度具有微小差分，则速度补偿扭矩τsc成为大的值，其结果是产生了以下的问题，即对输送材料25施加的张力相对于通过前馈扭矩τff施加的张力有很大的不同。

图5是表示本实施例的高通滤波器104的特性的频率响应增益图。图6是表示本实施例的速度补偿部件103的特性的频率响应增益图。相对于上述的现有的速度补偿部件11，本实施例的速度补偿部件103由将恒定增益设定为0或微小的高通滤波器104、进行比例计算、或恒定增益有限的伪比例积分计算的速度放大补偿部件105构成。如图5所示那样，高通滤波器104具有以下这样的低频屏蔽特性，即在屏蔽频率为边界上的低频率区域侧，随着频率降低，衰减量增大。即，在纵轴、横轴为对数的图中，具有平缓地朝向左下那样的低频屏蔽特性。另外，组合了高通滤波器104和速度放大补偿部件105的特性，即速度补偿部件103的特性如图6所示那样，具有恒定增益为包括0的微小值(在此所述的微小值例如是指频率响应增益的最大值的1/5以下程度的值)的低频屏蔽特性。

因此，即使从将输送材料的张力保持一定的必要性出发使电动机速度和速度指令具有微小的差分，根据该差分输出的速度补偿扭矩τsc的恒定值也成为包括0的微小值，因此可以无视恒定的速度差的影响，能够恒定地使电动机产生只与从外部用前馈扭矩信号τff提供的值相当的扭矩，另外只将这样的张力施加到输送材料上。

另外，如果将高通滤波器104的屏蔽频率设定为比在没有高通滤波器104的状态下的速度控制频带充分小的值(在此所述的充分小的值是指例如相对于速度控制频带中心处于下侧一半以下的区域)，并且如图5的图所示那样朝向左下，则能够一边在高通滤波器104中平缓地只除去速度指令ωcmd或规范速度信号ωref与电动机速度信号ωm的恒定的差分，一边与通常的速度控制***同样地，抑制因上述干扰造成的电动机速度信号ωm的变动，使电动机速度信号ωm稳定地动作。

在此，在上述速度放大补偿部件105中，恒定增益可以是有限的，也可以如上述那样进行比例计算、或例如进行用下式(3)的Asc(s)所表示那样的计算。

Asc(s)＝(Kp·s+Ki)/(s+K0)                   ......(3)

另外，速度放大补偿部件105也可以与公式(2)和图3所示同样地，通过进行恒定误差控制的比例积分运算来构成。

另外，速度放大补偿部件105也可以进行包含除去高频的噪声成分和振动成分那样的低通滤波的运算。

另外，速度放大补偿部件105的恒定增益理想的是如上述那样为包括0的微小值，但如果恒定增益比速度补偿部件103的频率响应增益的最大值小，则能够得到同样的效果，另外如果恒定增益为频率响应增益的最大值的1/5以下，则与现有的电动机控制装置相比，能够得到充分大的效果。

本实施例的电动机控制装置110如上述那样构成，具有输入规范速度信号ωref和电动机速度信号ωm并通过具有从电动机速度信号ωm到速度补偿扭矩τsc的恒定增益为包括0的微小值的低频屏蔽特性的运算而计算出速度补偿扭矩τsc的速度补偿部件103，并且具有至少将从外部输入的前馈扭矩信号τff和速度补偿扭矩τsc相加而作为电动机扭矩指令τmr的扭矩加法器106，由此能够使电动机1的速度稳定地动作，并且恒定地使电动机1所产生的扭矩与从外部设定的前馈扭矩信号一致。由此，能够使电动机1的速度稳定地动作，并且使向利用电动机1和机械负载3输送的输送材料等施加的张力和压力与从外部设定的值一致。

另外，进而还具有加减速补偿计算部件108，还具有计算出进行加减速使得电动机1和机械负载3的速度与规范速度信号ωref一致所需要的加减速补偿扭矩τacc，并且将加减速补偿扭矩τacc和前馈扭矩信号τff和速度补偿扭矩τsc相加而作为电动机扭矩指令τmr的扭矩加法器106，由此能够一边正确地进行电动机1的加减速，一边使电动机1的速度稳定地动作，并且能够在恒定状态下使由电动机1产生的扭矩与从外部设定的前馈扭矩信号一致。由此，即使在加减速时，也能够一边使电动机的速度稳定地动作，一边使向利用电动机1和机械负载3输送的输送材料等施加的张力和压力与从外部设定的值一致。

另外，本实施例的电动机控制装置110输入速度指令ωcmd，但例如在通过位置控制而动作使得相邻的电动机与位置指令一致等的情况下，当然也可以将输入到电动机控制装置110的输入作为位置指令，在电动机控制装置110的内部，根据位置指令，计算出规范速度信号ωref和加减速补偿扭矩τacc。另外，规范速度生成部件107将对作为输入的速度指令ωcmd进行了一次延迟的计算后的信号作为规范速度信号ωref输出，但也可以不对速度指令ωcmd进行处理而输出。

另外，在本实施例的电动机控制装置110中，如图1所示那样构成速度补偿部件103，但如果能够进行等价的计算，则也可以是其他结构，例如当然可以设置2个进行与高通滤波器104相同的计算的高通滤波器，分别输入规范速度信号ωref和电动机速度信号ωm，即使向速度放大补偿部件105输入各高通滤波器输出的差分信号，也能够进行完全等价的计算。

实施例2

图7是表示本发明的实施例2的电动机控制装置的框图。本实施例省略了实施例1中的规范速度生成部件107，另外还省略了加减速补偿计算部件108和通过它将加减速补偿扭矩τacc施加到电动机扭矩指令τmr上的动作。在图7中，电动机控制装置210输入从外部输入的前馈扭矩信号τff、速度指令ωcmd、由速度检测器2检测出的电动机速度信号ωm，通过以下所述的动作输出电动机扭矩指令τmr。电动机1通过通常的扭矩控制电路和电力变换电路(未图示)的动作，产生与电动机扭矩指令τmr一致那样的扭矩，驱动电动机1和与之结合的输送滚筒等机械负载3。

在电动机控制装置210的内部，输入速度指令ωcmd并原样地作为规范速度信号ωref，速度补偿部件203输入规范速度信号ωref和电动机速度信号ωm，进而在速度补偿部件203的内部，高通滤波器204输入规范速度信号ωref与电动机速度信号ωm的偏差即速度偏差ωe，进行恒定增益为0或微小的高通滤波运算，输出其结果。接着，速度放大补偿部件205输入高通滤波器204的输出，通过比例计算、或使用了恒定增益有限的伪积分的伪比例积分计算等放大计算，输出速度补偿扭矩τsc，速度补偿部件203输出速度补偿扭矩τsc。

扭矩加法器206将从外部输入的前馈扭矩信号τff和速度补偿扭矩τsc相加后的信号作为电动机扭矩指令τmr，将其作为电动机控制装置210的输出而输出。

本实施例的电动机控制装置210如上述那样构成，对从外部输入的前馈扭矩信号τff赋予作为输送材料施加张力所需要的扭矩而在外部计算出的值。另外，更详细地说，也可以将进而加上了计算了电动机1和机械负载3的摩擦等机械损失的值的值作为前馈扭矩信号τff。

另外，本实施例的电动机控制装置210如上述那样构成，具有输入规范速度信号ωref和电动机速度信号ωm并通过具有从电动机速度信号ωm到速度补偿扭矩τsc的恒定增益为包括0的微小值的低频屏蔽特性的计算而计算出速度补偿扭矩τsc的速度补偿部件203，并且具有将从外部输入的前馈扭矩信号τff与速度补偿扭矩τsc相加而作为电动机扭矩指令τmr的加法器206，由此能够使电动机1的速度稳定地动作，并且恒定地使电动机1所产生的扭矩与从外部设定的前馈扭矩信号τff一致。由此，能够使电动机1稳定地动作，并且使向利用电动机1和机械负载3输送的输送材料等施加的张力和压力与从外部设定的值一致。

另外，在本实施例的电动机控制装置210中，不如实施例1那样向电动机扭矩指令τmr施加加减速补偿扭矩τacc，因此加减速时电动机扭矩指令τmr和前馈扭矩信号τff不一致，另外对速度指令ωcmd的跟踪性也比实施例1差，但将速度指令ωcmd即规范速度信号ωref输入到速度补偿部件203，由此与速度指令ωcmd的增减对应地速度补偿扭矩τsc也过渡性地增减，因此与速度指令ωcmd对应的电动机速度信号ωm的跟踪性不会极端地恶化。

另外，在电动机控制装置210的外部计算的前馈扭矩信号τff的计算中，如果计算出为了进行加减速使得电动机1和机械负载3与速度指令ωcmd一致所需要的加减速补偿扭矩，并进而与前馈扭矩信号τff相加，则也能够得到与实施例1大致相同的效果。

实施例3

图8是表示本发明的实施例3的电动机控制装置的框图。本实施例省略了实施例2中的速度指令ωcmd的输入。在图8中，电动机控制装置310输入从外部输入的前馈扭矩信号τff和由速度检测器2检测出的电动机速度信号ωm，通过以下所述的动作输出电动机扭矩指令τmr。电动机1通过通常的扭矩控制电路和电力变换电路(未图示)的动作，产生与电动机扭矩指令τmr一致那样的扭矩，驱动电动机1和与之结合的输送滚筒等机械负载3。

在电动机控制装置310的内部，速度补偿部件303输入电动机速度信号ωm。进而在速度补偿部件303的内部，高通滤波器304输入电动机速度信号ωm的-1倍的信号，进行恒定增益为0或微小的高通滤波计算，输出其结果。次级的速度放大补偿部件305输入高通滤波器304的输出，进行比例计算、或利用了恒定增益有限的伪积分的伪比例积分计算等放大计算，将计算出的速度补偿扭矩τsc作为速度补偿部件303的输出而输出。

扭矩加法器306将从外部输入的前馈扭矩信号τff与速度补偿扭矩τsc相加后的信号作为电动机扭矩指令τmr，电动机控制装置310输出该电动机扭矩指令τmr。

在本实施例的电动机控制装置310中，如上述那样构成，对从外部输入的前馈扭矩信号τff赋予作为对输送材料施加张力所需要的扭矩而在外部计算出的值。另外，更详细地说，也可以将进而加上计算出电动机1和机械负载3的摩擦等机械损失的值的值作为前馈扭矩信号τff。

在本实施例的电动机控制装置310中，如上述那样构成，具备输入电动机速度信号ωm而通过具有从电动机速度信号ωm到速度补偿扭矩τsc的恒定增益为包括0的微小值的低频屏蔽特性的计算而计算出速度补偿扭矩τsc的速度补偿部件303，进而具有将从外部输入的前馈扭矩信号τff和速度补偿扭矩τsc相加而作为电动机扭矩指令τmr的扭矩加法器306，由此能够与实施例1和实施例2同样地，在速度一定的恒定状态下使电动机1的速度稳定地动作，并且使电动机1所产生的扭矩与从外部设定的前馈扭矩信号τff一致。另外，由此，能够一边使电动机1稳定地动作，一边使向利用电动机1和机械负载3输送的输送材料等施加的张力和压力与从外部设定的值一致。

另外，在本实施例中，在输送材料的输送速度的加减速时，速度补偿部件303只根据电动机速度信号ωm计算速度补偿扭矩τsc，过渡性地输出抵消加减速那样的速度补偿扭矩τsc，因此不适用于频繁进行输送速度的加减速的用途。但是，在只用于只以一定速度输送那样的状况的情况下，具有与实施例1和实施例2一样的效果。

如上所述，本发明适合于适用于作为各种产业机械的驱动装置而使用的电动机的控制装置和控制方法，特别适合于适用于输送钢板、纸、膜等带状的输送材料的电动机的电动机控制装置和控制方法。

Claims (8)

1.一种电动机控制装置，根据电动机速度计算出电动机扭矩指令，使电动机产生与该电动机扭矩指令对应的扭矩，驱动与该电动机结合的机械负载，其特征在于包括：

在至少根据上述电动机速度计算出速度补偿扭矩时，将与上述电动机速度对应的上述速度补偿扭矩的频率特性设定为频率响应的恒定增益小于增益最大值那样的低频屏蔽特性的速度补偿部件；和

将从外部输入的至少前馈扭矩信号和上述速度补偿扭矩相加而作为上述电动机扭矩指令的扭矩加法器，

其中，上述恒定增益是指在频率响应中频率为0时的增益。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于：

上述速度补偿部件将与上述电动机速度对应的上述速度补偿扭矩的频率特性设定为频率响应的恒定增益为包括0的微小值那样的低频屏蔽特性，

其中，上述微小值是指频率响应增益的最大值的1/5以下的值。

3.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于：

上述速度补偿部件输入根据从外部输入的电动机动作指令计算出的规范速度信号和上述电动机速度，根据上述规范速度信号与上述电动机速度的差分即速度偏差，进行上述速度补偿扭矩的计算。

4.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于还包括：

根据上述电动机动作指令，计算出用于进行加减速使得上述电动机和上述机械负载的速度与上述规范速度信号一致的加减速补偿扭矩的加减速补偿计算部件，其中

上述扭矩加法器将上述加减速补偿扭矩、上述前馈扭矩信号和上述速度补偿扭矩相加而作为上述电动机扭矩指令。

5.一种电动机控制方法，通过根据电动机速度计算出电动机扭矩指令，使电动机产生与该电动机扭矩指令对应的扭矩，从而驱动与上述电动机结合的机械负载，其特征在于：

在至少根据上述电动机速度计算出速度补偿扭矩时，将与上述电动机速度对应的上述速度补偿扭矩的频率特性设定为频率响应的恒定增益小于增益最大值那样的低频屏蔽特性，

将从外部输入的至少前馈扭矩信号和上述速度补偿扭矩相加而作为上述电动机扭矩指令，

其中，上述恒定增益是指在频率响应中频率为0时的增益。

6.根据权利要求5所述的电动机控制方法，其特征在于：

将与上述电动机速度对应的上述速度补偿扭矩的频率特性设定为频率响应的恒定增益为包括0的微小值那样的低频屏蔽特性，

其中，上述微小值是指频率响应增益的最大值的1/5以下的值。

7.根据权利要求5所述的电动机控制方法，其特征在于：

输入根据从外部输入的电动机动作指令计算出的规范速度信号和上述电动机速度，根据上述规范速度信号与上述电动机速度的差分即速度偏差，进行上述速度补偿扭矩的计算。

8.根据权利要求7所述的电动机控制方法，其特征在于：

根据上述电动机动作指令，计算出用于进行加减速使得上述电动机和上述机械负载的速度与上述规范速度信号一致的加减速补偿扭矩，将上述加减速补偿扭矩、上述前馈扭矩信号和上述速度补偿扭矩相加而作为上述电动机扭矩指令。

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