DE69616666T2

DE69616666T2 - Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit eines Rotationsmotors und Vorrichtung dafür

Info

Publication number: DE69616666T2
Application number: DE69616666T
Authority: DE
Inventors: In-Jung Ha; Young-Hun Kim; Gan-Soo Seoung
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2016-07-02
Also published as: CN1049775C; JPH09107693A; KR970008820A; US5666034A; EP0752754A1; EP0752754B1; DE69616666D1; CN1150352A; JP3243414B2; KR0185951B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Geschwindigkeitsregelung eines Rotationsmotors, der in einem Videokassettenrekorder (VCR) enthalten ist, und insbesondere auf ein Geschwindigkeitsverfahren für einen Rotationsmotor und eine dieses ausführende Vorrichtung, bei dem eine auf den Rotationsmotor einwirkende Störung geschätzt und korrigiert wird, um die Geschwindigkeitsregelcharakteristik zu verbessern.
Da bei der Regelung eines Motors gewöhnlich eine Störung vorhanden ist, wird eine genaue Motorregelung nicht ausgeführt und ein Regelfehler erzeugt. In diesem Falle kann ein VCR, der von dem Motor angetrieben wird, keinen normalen Betrieb ausführen. Eine solche Störung wird daher beseitigt, indem ein Drehmoment der Motorstörung mittels eines Beobachters abgeschätzt wird. Eine Regeltheorie zum Unterdrücken einer solchen Laststörung wird gegenwärtig in einer modernen Regeltheorie untersucht. Ein Beispiel ist in Fig. 1 gezeigt.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine konventionelle Geschwindigkeitsregelvorrichtung eines Rotationsmotors zeigt, der eine Störung aufweist. Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist in einem Aufsatz beschrieben mit dem Titel "Autocompensation of Torque Rippel of Direct Drive Motor by Torque Observer" von Nobuyuku Matsui, Tatsuo Makino und Hirokazu Satoh (IEEE Trans. on Industry Applications, Band 29, Nr. 1, Januar/Februar 1993, Seiten 187.194). In Fig. 1 empfängt ein erster Addierer A1 einen Geschwindigkeitsbefehl ωm als eine Bezugseingabe, und der Motor 15 hat ein Ausgangsansprechverhalten der Winkelgeschwindigkeit ωm, das einem negativen Eingang von A1 zugeführt wird, so daß A1 eine Differenz ω*m-ωm. Die Differenz ω*m-ωm wird einem Geschwindigkeitsregler 11 zugeführt. Der Geschwindigkeitsregler 11 gibt einen Strombefehl iv*· ab, um eine Drehgeschwindigkeit des Motors 15 entsprechend der Eingangsdifferenz ω*m-ωm zu regeln. Der Strombefehl iv*. wird einem zweiten Addierer A2 zugeführt. Der zweite Addierer A2 addiert den Strombefehl iv*., der vom Geschwindigkeitsregler 11 zugeführt wird, und einen Störungsbeseitigungsbefehl iL*. und erhält einen korrigierten Strombefehl i.. Hier erhält man den Störungsbeseitigungsbefehl iL*. durch Multiplikation eines Schätzlaststörungsdrehmoments τ^L(i) das in einem Drehmomentbeobachter 17 abgeschätzt wird, der eine Winkelgeschwindigkeit ωm erhält, die ein Ausgangsansprechverhalten des Motors 15 und eines herrschenden Stroms i durch eine Transferfunktion KT&supmin;¹ ist. Hier sind die Werte mit dem hochgestellten * wirkliche Werte, und Werte mit dem hochgestellten * sind Befehlswerte. Indessen wird der korrigierte Strombefehl i* einem Stromregler 13 zugeführt. Der Stromregler 13, ausgedrückt als die Transferfunktion KT, liefert einen Drehmomentbefehl τ* an dem Motor 15, um eine Drehgeschwindigkeit des Motors 15 in Abhängigkeit von dem korrigierten Strombefehl i* zu regeln. Der Motor 15 dreht mit einer Drehzahl, die dem Drehmomentbefehl τ^* des Stromreglers 13 entspricht. Bei der Regelung eines Motors werden jedoch Faktoren der Regelmäßigkeit oder Unregelmäßigkeit, die die Regelungsqualität verändern, in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen erzeugt. Solche Faktoren werden Störungen TL genannt, die hauptsächlich eine schwierige Geschwindigkeitsregelung hervorbringen. Eine gute Geschwindigkeitscharakteristik kann daher erzielt werden, wenn der Einfluß der Störung beseitigt wird. Der Drehmomentbeobachter 17, der die auf den Motor 15 einwirkende Störung TL abschätzt, erhält ein abgeschätztes Laststörungsdrehmoment τ*L (i) in Übereinstimmung mit der nachfolgenden Gleichung (1) unter der Annahme, daß die Störung sich ausreichend langsam ändert.
τ^L(i) = &epsi;(i)m + Lω'm(i)
&epsi;(i + 1) = ^A&epsi;(i) + b^q(i) + ^Kωm(i)
^A = 1 + LTS/Jn, ^b = -LKTnTS/J
^A = L(L + D)TS/Jn (1)
Hier sind Jn, Dn und KTn Nominalwerte bezüglich einem Trägheitsmoment J, einem Dämpfungsfaktor D und einer Drehmomentkonstanten KT. L, das kleiner als null ist, ist eine Beobachterverstärkung, &epsi; ist eine Zufallsvariable, τ^L ist eine Beobachterabgabe und TS ist eine Abtastperiode.
Die obige Gleichung (1) kann als die folgende Gleichung (2) definiert werden.
τ^L(S) = (1/1 + ST)τL(S) (2)
Hier ist τ^L ein aktuelles Laststördrehmoment, τ^L ist ein abgeschätztes Laststördrehmoment und S ist ein Laplace-Operator. In diesem Falle spielt T = -TS/In(1 + LTS/JN und 1/(1 + ST) die Rolle eines Tiefpaßfilters. Hier sind Werte ohne Index n Augenblickswerte und Werte mit dem Index n sind Nominalwerte, die als dicht an den aktuellen Werten liegend bezeichnet werden.
Wenn somit das augenblickliche Laststördrehmoment τ^L sich langsam ändert, approximiert es das abgeschätzte Laststördrehmoment τ^L, um die Laststörung TL vollständig zu beseitigen.
Wie oben beschrieben, erfordert das konventionelle Verfahren zum Beseitigen der Laststörung durch Abschätzen des Laststörmoments des Motors viel Rechenzeit wegen der komplexen Gleichungen, und es bestehen erhebliche Probleme es in Hardware umzusetzen. Da eine Bandbreite des Tiefpaßfilters 1/(1 + ST) groß wird, um den sich schnell ändernden Störungen zu folgen, sollte die Beobachterverstärkung L entsprechend groß werden. Die Verstärkung kann jedoch bei gegenwärtigen Ausführungen nicht grenzenlos vergrößert werden, und die Störung wird bezüglich der Zeit abgeschätzt. Als Ergebnis sollte ein kontinuierlicher Abschätzvorgang während des Betriebs einer geschlossenen Schleife in Bezug auf die Geschwindigkeitsregelung des Rotationsmotors ausgeführt werden, was zu viel Rechenarbeit führt.
EP 296 699 (Matsushita) beschreibt ein Regelsystem mit einem Detektorblock zur Erzielung eines interativ lernenden Detektorsignals entsprechend einer geregelten Variablen eines geregelten Systems und einen Regelblock zur Versorgung des geregelten Systems mit einem geregelten Signal in Übereinstimmung mit dem Detektorsignal. Der regelnde Block enthält einen Fehlersignalerzeugungsblock zum Erzeugen eines Fehlersignals aus dem Detektorsignal in Intervallen einer Detektorzeitperiode, einen Speicherblock zum Speichern mehrerer Speicherwerte entsprechend dem Fehlersignal, und einen Regelsignalerzeugungsblock zum Erzeugen des Regelsignals durch Mischen des Fehlersignals mit einem oder mehreren der Speicherwerte. Der Speicherblock erneuert die gespeicherten Werte sequentiell und periodisch in Intervallen einer Erneuerungszykluszeitperiode, die proportional der Detektorperiode ist, jeweils mit einem gemischten Wert, der aus dem Fehlersignal und einem oder mehreren der gespeicherten Werte berechnet wird, die in Intervallen von L Erneuerungszyklusperioden erneuert worden sind. Der Regelblock enthält auch einen Betriebswahlblock zum Wählen eines Regelbetriebs, und einen Positionsdetektorblock zum Ermitteln einer physikalischen Bewegung des geregelten Systems. Der Positionsdetektorblock erhält eine gespeicherte Position des gespeicherten Wertes entsprechend einer physikalischen Position des geregelten Systems, um die gespeicherten Werte prompt und direkt zu verwenden, wenn der Betriebswählblock den Regelbetrieb unter Verwendung des Speicherblocks auswählt.
US 4 821 168 (Matsushita) beschreibt ebenfalls ein interaktives, lernendes Regelsystem mit einem Detektor zum Erhalten eines Detektorsignals entsprechend einer geregelten Variablen eines geregelten Systems und einen Regler zum Versorgen des geregelten Systems mit einem Regelsignal in Übereinstimmung mit dem Detektorsignal. Der Regler enthält eine Fehlerschaltung zum Erzeugen eines Fehlersignals entsprechend dem Detektorsignal, eine Speicherschaltung, die mehrere gespeicherte Werte entsprechend dem Fehlersignal enthält, und eine Ausgangsschaltung zum Erzeugen des Regelsignals durch Mischen des Fehlersignals mit einem oder mehreren gespeicherten Werten der Speicherschaltung. Die Speicherschaltung erneuert die gespeicherten Wert sequentiell und periodisch mit einem Wert entsprechend einem gemischten Wert aus dem Fehlersignal und einem Satz N gespeicherten Werten, wobei die N gespeicherten Werte in Intervallen von L Erneuerungszyklusperioden erneuert worden sind.
Es ist ein Ziel von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein Geschwindigkeitsregelverfahren für einen Rotationsmotor anzugeben, das Werte zur Kompensation der Wirkung einer Störung speichert, die als Funktion einer Winkelgeschwindigkeit und einer Winkelposition über einen lernenden Prozeß ausgedrückt ist und die Störung unter Verwendung der gespeicherten Werte kompensiert.
Es ist ein weiteres Ziel, eine Geschwindigkeitsregelvorrichtung für einen Rotationsmotor anzugeben, die ein Geschwindigkeitsregelverfahren für einen Rotationsmotor durch Abschätzung und Kompensation einer Störung über ein wiederholt lernendes Regelverfahren ausführt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Geschwindigkeitsregelvorrichtung für einen Rotationsmotor angegeben, die umfasst:
eine Geschwindigkeitsmesseinrichtung, die einen Geschwindigkeitsfehler bestimmt, indem sie eine Eingangs-Bezugsgeschwindigkeit mit einer Ist-Geschwindigkeit vergleicht, die vom Motor her erfasst wird;
einen Geschwindigkeitsregler, der den Geschwindigkeitsfehler empfängt und einen Strom-Befehl zum Regeln der Rotationsgeschwindigkeit des Motors ausgibt;
einen selbstlernenden Kompensator, der die Eingangs-Bezugsgeschwindigkeit und den von dem Geschwindigkeitsregler ausgegebenen Strom-Befehl sowie die Winkelposition empfängt und eine Auswirkung der Störgröße, die als eine Funktion einer Winkelposition und einer Winkelgeschwindigkeit ausgedrückt wird und auf den Motor wirkt, über wiederholtes Lernen korrigiert;
eine Strom-Befehl-Kompensationseinrichtung, die einen korrigierten Strom-Befehl bestimmt, indem sie den von dem Geschwindigkeitsregler ausgegebenen Strom-Befehl und den Störgrößen-Korrekturwert, der in dem selbstlernenden Kompensator bestimmt wird, addiert; und
einen Stromregler, der den korrigierten Strom-Befehl empfängt und einen Drehmoment-Befehl an den Motor ausgibt, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der selbstlernende Kompensator den Störgrößen-Korrekturwert auf der Grundlage der folgenden Gleichung ausgibt:
i'ix(t) = i'L(K-1)(t) + mz(K-1)(t)
wobei i'LK der Störgrößen-Korrekturwert ist, der beim K-ten wiederholten Lernen bestimmt wird und zum Ausgang des selbstlernenden Kompensators wird, i'L(K-1) der Störgrößen-Korrekturwert ist, der beim (K-1)-ten wiederholten Lernen bestimmt wird, m der Gewinn des wiederholten Lernens ist, wobei gilt M < 1, Z(K-1) ein periodischer Wert des Strom-Befehls ist, der eine periodische Funktion ist, die von dem Geschwindigkeitsregler beim (K-1)-ten wiederholten Lernen ausgegeben wird.
Vorzugsweise erzeugt der selbstlernende Kompensator einen periodischen Strom-Befehl bezüglich der periodischen Störgröße unter Verwendung des von dem Geschwindigkeitsregler ausgegebenen Strom-Befehls, wenn sich die Geschwindigkeitsreglung im Normalzustand befindet, und einen Strom-Störgrößen-Korrekturwert unter Verwendung eines periodischen Wertes des periodischen Strom-Befehls und des Störgrößen-Korrekturwertes bestimmt, der beim vorangegangenen Lernen bestimmt wurde.
Dieser selbstlernende Kompensator vergleicht vorzugsweise den von dem Geschwindigkeitsregler ausgegebenen Strom-Befehl mit einem vorgegebenen Schwellenwert und stellt fest, ob ausreichende Kompensation bezüglich der auf den Motor wirkenden Störgröße ausgeführt wird, und, wenn festgestellt wird, dass ausreichende Kompensation erreicht worden ist, der Störgrößen-Korrekturwert gespeichert wird und die folgende Störgrößen-Korrektur unter Verwendung des gespeicherten Störgrößen-Korrekturwertes bei der folgenden Geschwindigkeitsregelung ausgeführt wird.
Dieser selbstlernende Kompensator kann einen neuen Störgrößen-Korrekturwert über wiederholtes Lernen bestimmen, wenn festgestellt wird, dass keine ausreichende Kompensation bezüglich der auf den Motor wirkenden Störgröße ausgeführt worden ist.
Dieser selbstlernende Kompensator empfängt vorzugsweise die Eingangs-Bezuggeschwindigkeit und die Winkelposition des Motors als Adressen und gibt den Störgrößen-Korrekturwert aus, der an einer Position gespeichert ist, die durch die Adressen zugeordnet ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit für einen Rotationsmotor angegeben, wobei das Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit die folgenden Schritte umfasst:
(a) Bestimmen eines Geschwindigkeitsfehlers durch Vergleichen einer Eingangs-Bezugsgeschwindigkeit mit einer Ist-Geschwindigkeit, die von dem Motor her erfasst wird;
(b) Empfangen des Geschwindigkeitsfehlers und Ausgeben eines Strom-Befehls zum Regeln der Rotationsgeschwindigkeit des Motors;
(c) Empfangen der Eingangs-Bezugsgeschwindigkeit, des Strom-Befehls sowie der Winkelposition und Ausgeben eines Störgrößen-Korrekturwertes zum Korrigieren einer Auswirkung der Störgröße, die als eine Funktion einer Winkelposition und einer Winkelgeschwindigkeit ausgedrückt wird und auf den Motor wirkt, über wiederholtes Lernen;
(d) Bestimmen eines korrigierten Strom-Befehls durch Addieren des Strom-Befehls und des Störgrößen-Korrekturwertes;
(e) Empfangen des korrigierten Strom-Befehls und Ausgeben eines Drehmoment-Befehls an den Motor; und
(f) Erfassen einer momentanen Geschwindigkeit des Rotationsmotors entsprechend dem Drehmoment-Befehl, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der selbstlernende Kompensator den Störgrößen-Korrekturwert auf der Grundlage der folgenden Gleichung ausgibt:
i'LK(t) = i'L(K-1)(t) + mZ(K-1)(t)
wobei i'LK der Störgrößen-Korrekturwert ist, der beim K-ten wiederholten Lernen bestimmt wird und zum Ausgang des selbstlernenden Kompensators (27) wird, iL(K-1) der Störgrößen-Korrekturwert ist, der beim (K-1)-ten wiederholten Lernen bestimmt wird, m der Gewinn des wiederholten Lernens ist, wobei gilt M < 1 gilt, Z(K-1) ein periodischer Wert des Strom-Befehls ist, der eine periodische Funktion ist, die von dem Geschwindigkeitsregler beim (K-1)-ten wiederholten Lernen ausgegeben wird.
Dieser Selbstlernkompensationsschritt (c) kann die folgenden Teilschritte umfassen:
(c1) Initialisieren der Zeit zum wiederholten Lernen auf Null und des Störgrößen-Korrekturwertes auf Null zum Beginn des Lernens;
(c2) Erzeugen eines periodischen Strom-Befehls unter Verwendung des Strom-Befehls bezüglich der Störgröße, die eine periodische Funktion ist, die lediglich als eine Winkelposition bei der konstanten Winkelgeschwindigkeit ausgedrückt wird, wenn die Geschwindigkeitsregelung über den Schritt (b) in den normalen Zustand übergeht;
(c3) Speichern einer Periode des periodischen Strom-Befehls;
(c4) Vermehren der wiederholten Lernvorgänge um einen;
(c5) Bestimmen des Strom-Störgrößen-Korrekturwertes entsprechend dem wiederholten Lernen durch Addieren des einen periodischen Wertes des periodischen Strom-Befehls zum dem Störgrößen-Korrekturwert, der beim vorangegangenen wiederholten Lernen bestimmt wurde;
(c6) Feststellen, ob die Störgröße ausreichend kompensiert wird, indem der Strom-Befehl in dem Schritt (b) zum Zeitpunkt des Korrigierens der auf den Motor wirkenden Störgröße mit dem bestimmten Störgrößen-Korrekturwert mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird;
(c7) Speichern des Störgrößen-Korrekturwertes, wenn festgestellt wird, dass die Störgröße in dem Teilschritt (c6) ausreichend kompensiert worden ist; und
(c8) Wiederholen des wiederholten Lernens, wenn die Störgröße in dem Schritt (c6) nicht ausreichend kompensiert worden ist, bis die Störgröße ausreichend kompensiert wird, um so den Störgrößen-Korrekturwert zu bestimmen.
Dieser Selbstlernkompensationsschritt (c) korrigiert vorzugsweise die Störgröße unter Verwendung des gespeicherten Störgrößen-Korrekturwertes.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie Ausführungsformen derselben realisiert werden können, wird nun beispielhaft auf die begleitenden schematischen Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer konventionellen Geschwindigkeitsregelvorrichtung für einen Rotationsmotor, auf den eine Störung einwirkt;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung für einen Rotationsmotor, auf den eine Störgröße einwirkt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des selbstlernenden Kompensators in einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung von Fig. 2.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend detaillierter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.
Die Vorrichtung nach Fig. 2 ist ähnlich der von Fig. 1 im Hinblick auf den Aufbau und ihren Betrieb. In Fig. 2 wird ein selbstlernender Kompensator 27 anstelle eines Drehmomentbeobachters verwendet. Der selbstlernende Kompensator 27 empfängt einen Geschwindigkeitsbefehl ω*, den Ausgang eines Geschwindigkeitsreglers 21 und eine Winkelposition θ, um einen Ausgang iL* zum Korrigieren des Störeinflusses zu erzeugen.
Der Betrieb der Geschwindigkeitsregelvorrichtung für einen Rotationsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des selbstlernenden Kompensators 27 in einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung von Fig. 2.
Ein erster Addierer A3 vergleicht eine laufende Geschwindigkeit ω, die an einem Motor 25 erfaßt wird, mit einer eingegebenen Bezugsgeschwindigkeit ω* und erhält einen Geschwindigkeitsfehler ωe. Der Geschwindigkeitsfehler ωe wird in einen Geschwindigkeitsregler 21 eingegeben. Der Geschwindigkeitsfehlerregler 11 hat die folgende Gleichung (3) zwischen dem Drehmoment und der Geschwindigkeit bezüglich des Motors 25.
J · dω/dt + TL = T = KTi (3)
Hier ist J ein Trägheitsmoment, ω ist die Drehzahl, TL ist ein Lastdrehmoment, T ist ein Eingangsdrehmoment, KT ist eine Drehmomentkonstante und i ist der Strom durch eine Wicklung.
Wenn ein Lastdrehmoment TL gleich null ist, dann hat der Motor keine Laststörung. Man kann somit eine hervorragende Geschwindigkeitsregelungcharakteristik unter Verwendung eines allgemeinen Geschwindigkeitsreglers erhalten. Wenn hier ein Lastdrehmoment 11 vorhanden ist, wird die Geschwindigkeitsregelcharakteristik abgesenkt. Bei dieser Erfindung ist ein selbstlernender Kompensator 27 vorgeschlagen worden, in dem die Auswirkung der Störgröße H(θ',θ) in Bezug auf ein Laststördrehmoment TL(H(θ',θ)) ausgedrückt als eine Funktion einer Winkelposition θ und einer Winkelgeschwindigkeit θ' durch ein wiederholtes Lernen beseitigt wird. Der selbstlernende Kompensator 27 empfängt den Ausgang iV* des Geschwindigkeitsreglers 27, den Geschwindigkeitsbefehl ω* und die Winkelposition θ und erzeugt den Ausgang iL* zum Beseitigen der Wirkung der Störgröße (Hθ'.θ). Hier ist der Ausgang iL* eine periodische Funktion, die eine Periode T von 2π/ω* bezüglich des Geschwindigkeitsbefehls ω* und der Zeit hat, und ist durch die folgende Gleichung (4) definiert. Im Falle konstanter Geschwindigkeitsregelung, θ = ω*t.
iL(K)(ω*,θ) = iL(K-1)(ω*,θ) + mZ(K-1)(θ) (4)
Hier ist m < Kp, und Kp ist eine Verstärkung p eines Geschwindigkeitsreglers. Weiterhin ist m eine wiederholt lernende Verstärkung, Z(K-1) erhält man durch Abtasten eines Ausgangs des Geschwindigkeitsreglers im normalen Zustand für eine Periode T.
Die oben definierte periodische Funktion repräsentiert Konvergenz auf einen Wert zur Beseitigung der Störgröße H(θ',θ). Im Simulationsergebnis ist die Störgröße (θ',θ) aus dem Ausgang iL* des selbstlernenden Kompensators 27 über einigemale wiederholten Lernens beseitigt. Der Betrieb des selbstlernenden Kompensators wird detaillierter unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.
Wenn in Fig. 3 die Kompensation beginnt, initialisiert der selbstlernende Kompensator 27 die Anzahl K wiederholter Lernvorgänge in null beim Start und den Ausgang iL*, der ein Störgrößenkorrekturwert ist, in null, d. h. K = 0 und iL* 0 null (Schritt 301). Dann wir eine generelle Motorgeschwindigkeitsregelung nur in Übereinstimmung mit einer vorhandenen Geschwindigkeitsregelschleife ausgeführt (Schritt 302). Die allgemeine Geschwindigkeitsregelung wird ausgeführt, bis die Geschwindigkeit gleichförmig geworden ist (Schritt 303). Wenn die Geschwindigkeit des Motors, die ein Regelziel ist, gleichförmig ist (Schritt 303), aufgrund des Geschwindigkeitsregelungschritts 302, erzeugt der selbstlernende Kompensator 27 den Strombefehl iV*, der vom Geschwindigkeitsregler 21 zugeführt wird, in Bezug auf die periodische Störung in einen periodischen Strombefehl, da er eine periodische Funktion ist, die als eine konstante Winkelgeschwindigkeit θ' ausgedrückt ist, und eine Störgröße H(θ',θ), die nur als die Winkelposition θ ausgedrückt ist (Schritt 304). Weiterhin wird eine Periode des periodischen Strombefehls iV* in Form ZK gespeichert, d. h. (ZK(t), t&epsi;(0,T)) (Schritt 304). Dann vergrößert der selbstlernende Kompensator 27 die wiederholten Lernzeiten K um eins, d. h. K = K + 1, und erzeugt einen Ausgang zum Korrigieren einer Störgrößenwirklung durch die folgende Gleichung (5) Schritt 305)
i*LK(t) = i*L(K-1)(t) + mZ(K-1)(t) (5)
D. h., der Störkorrekturwert i*LK wird durch das wiederholte Lernen erhalten, indem ein Wert, der durch Multiplikation eines periodischen Wertes Z(K-1) des über Schritt 304 gespeicherten periodischen Strombefehls mit der wiederholten Lernverstärkung m erhalten wird, zu dem Störgrößenkorrekturwert i*L(K-1) hinzuaddiert wird, der im vorangehenden wiederholten Lernen erhalten wurde. Der selbstlernende Kompensator 27 nimmt den Ausgang i*LK der obigen Gleichung (5) als letzten Ausgang i*L und gibt den letzten Ausgang an einen zweiten Addierer A4, d. h. i*L = i*LK (Schritt 306).
In Fig. 2 addiert der zweite Addierer A4 den Strombefehl iV*, der vom Geschwindigkeitsregler 21 zugeführt wird, und den Störgrößenkorrekturbefehl iL*, um den korrigierten Strombefehl i* auszugeben. Der Strombefehl i* wird dem Stromregler 23 zugeführt. Der Stromregler 23 gibt einen Drehmomentbefehl an den Motor 25 in Abhängigkeit von dem zugeführten Strombefehl i*. Ein dritter Addierer A5 im Motor 25 subtrahiert die zugeführte Störgröße von dem Drehmomentbefehl, der von dem Stromregler 23 zugeführt wird, um einen korrigierten Drehmomentbefehl τ* auszugeben. Die Geschwindigkeit des Motors 25', ausgedrückt als eine Übertragungsfunktion 1/JS, wird in Übereinstimmung mit dem Drehmoment τ* geregelt. Die Winkelgeschwindigkeit ω, die vom Motor 25 als Folge der Geschwindigkeitsregelung ausgegeben wird, wird zum ersten Addierer A3 geführt. Man einen erhält einen Geschwindigkeitsfehler ωe durch Subtrahieren der Winkelgeschwindigkeit o, von dem eingegebene Geschwindigkeitsbefehl ω*. Der Geschwindigkeitsfehler ωe wird dem Geschwindigkeitsregler 21 zugeführt. Der Geschwindigkeitsregler 21 gibt den Strombefehl iV* ab, um die Drehgeschwindigkeit des Motors 25 in Übereinstimmung mit dem eingegebenen Geschwindigkeitsfehler ωe zu regeln. Der Strom iV* wird dem selbstlernenden Kompensator 27 zugeführt. Die Winkelgeschwindigkeit ω wird als die Winkelposition θ über den Motor 25" ausgegeben, ausgedrückt als eine Übertragungsfunktion von 1/S, und wird zum selbstlernenden Kompensator 27 rückgeführt.
Es wird noch einmal auf Fig. 3 Bezug genommen. Der selbstlernende Kompensator 27, der den Störgrößenkompensationswert speichert, der durch das K-te Lernen erhalten wurde, vergleicht den Strombefehl iV*, der vom Geschwindigkeitsregler 21 zugeführt wird, mit einem vorbestimmten Schwellenwert B und beurteilt, ob die Störgröße, die am Motor 25 anliegt, ausreichend kompensiert wird (Schritt 307). Im Störgrößenkompensations-Beurteilungsschritt 307 kehrt der selbstlernende Kompensator 27 zum Schritt 302 zurück, um eine allgemeine Geschwindigkeitsregelung auszuführen, bis ein Gleichförmigkeitszustand erreicht ist, wenn der Strombefehl iV*, der vom Geschwindigkeitsregler 21 zugeführt wird, kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert B ist, d. h. wenn iV* < B. Wenn die Geschwindigkeit gleichförmig geworden ist, führt der selbstlernende Kompensator 27 wiederholt Vorgänge der Speicherung eines Wertes einer Periode bezüglich des Ausgangs iV* des Geschwindigkeitsregleres 21 zur Kompensation der Motorstörung aus.
Der selbstlernende Kompensator 27 erkennt, daß eine ausreichende Kompensation durchgeführt wird, wenn der Strombefehl iV*, der vom Geschwindigkeitsregler 21 zugeführt wird, kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert B ist, und speichert eine periodische Funktion iV* in Bezug auf Zeit als ein ungültiger fester Korreturwert in Bezug auf die Störgröße (Schritt 308). Dann empfängt der selbstlernende Kompensator 27 die eingegebene Bezugsgeschwindigkeit ω* und die Winkelposition θ und gibt den Störgrößenkorrekturwert aus, der an einer Position gespeichert ist, die durch die Adressen eines entsprechenden Winkels zugewiesen ist. Als Folge wird die Geschwindigkeitsregelung einfach durch Addieren des vorgespeicherten Korrekturwertes im selbstlernenden Kompensator 27 zum Ausgang iV* des Geschwindigkeitsreglers 21 ausgeführt, um dadurch eine effiziente Geschwindigkeitsregelung zu ermöglichen.
Wie oben beschrieben, speichert das Geschwindigkeitsregelverfahren für einen Rotationsmotor und die Vorrichtung hierfür gemäß der vorliegenden Erfindung vorbestimmte Korrekturwerte zum Korrigieren des Einflusses einer Störgröße und führt eine Geschwindigkeitsregelung unter Verwendung der gespeicherten vorbestimmten Korrekturwerte aus. Dementsprechend kann eine einfache und wirksame Geschwindigkeitsregelung durchgeführt werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit für einen Rotationsmotor, wobei die Vorrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit umfasst:

eine Geschwindigkeitsmesseinrichtung (A3), die einen Geschwindigkeitsfehler bestimmt, indem sie eine Eingangs-Bezugsgeschwindigkeit mit einer Ist- Geschwindigkeit vergleicht, die vom Motor her erfasst wird;

einen Geschwindigkeitsregler (21), der den Geschwindigkeitsfehler empfängt und einen Strom-Befehl zum Regeln der Rotationsgeschwindigkeit des Motors ausgibt;

einen selbstlernenden Kompensator (27), der die Eingangs-Bezugsgeschwindigkeit und den von dem Geschwindigkeitsregler ausgegebenen Strom-Befehl sowie die Winkelposition empfängt und eine Auswirkung der Störgröße, die als eine Funktion einer Winkelposition und einer Winkelgeschwindigkeit ausgedrückt wird und auf den Motor wirkt, über wiederholtes Lernen korrigiert;

eine Strom-Befehl-Kompensationseinrichtung (A4), die einen korrigierten Strom- Befehl bestimmt, indem sie den von dem Geschwindigkeitsregler (21) ausgegebenen Strom-Befehl und den Störgrößen-Korrekturwert, der in dem selbstlernenden Kompensator (27) bestimmt wird, addiert; und

einen Stromregler (23), der den korrigierten Strom-Befehl empfängt und einen Drehmoment-Befehl an den Motor ausgibt, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der selbstlernende Kompensator (27) den Störgrößen- Korrekturwert auf der Grundlage der folgenden Gleichung ausgibt:

i'ix(t) = i'L*(K-1)(t) + mz(K-1)(t)

wobei i'LK der Störgrößen-Korrekturwert ist, der beim K-ten wiederholten Lernen bestimmt wird und zum Ausgang des selbstlernenden Kompensators (27) wird, i'L(K-1) der Störgrößen-Korrekturwert ist, der beim (K-1)-ten wiederholten Lernen bestimmt wird, m der Gewinn des wiederholten Lernens ist, wobei gilt M < 1, Z(K-1) ein periodischer Wert des Strom-Befehls ist, der eine periodische Funktion ist, die von dem Geschwindigkeitsregler beim (K-1)-ten wiederholten Lernen ausgegeben wird.

2. Vorrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit für einen Rotationsmotor nach Anspruch 1, wobei der selbstlernende Kompensator (27) einen periodischen Strom- Befehl bezüglich der periodischen Störgröße unter Verwendung des von dem Geschwindigkeitsregler (21) ausgegebenen Strom-Befehls erzeugt, wenn sich die Geschwindigkeitsreglung im Normalzustand befindet, und einen Strom- Störgrößen-Korrekturwert unter Verwendung eines periodischen Wertes des periodischen Strom-Befehls und des Störgrößen-Korrekturwertes bestimmt, der beim vorangegangenen Lernen bestimmt wurde.

3. Vorrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit für einen Rotationsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der selbstlernende Kompensator (27) den von dem Geschwindigkeitsregler (21) ausgegebenen Strom-Befehl mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleicht und feststellt, ob ausreichende Kompensation bezüglich der auf den Motor wirkenden Störgröße ausgeführt wird, und, wenn festgestellt wird, dass ausreichende Kompensation erreicht worden ist, der Störgrößen- Korrekturwert gespeichert wird und die folgende Störgrößen-Korrektur unter Verwendung des gespeicherten Störgrößen-Korrekturwertes bei der folgenden Geschwindigkeitsreglung ausgeführt wird.

4. Vorrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit für einen Rotationsmotor nach Anspruch 3, wobei der selbstlernende Kompensator (27) einen neuen Störgrößen- Korrekturwert über wiederholtes Lernen bestimmt, wenn festgestellt wird, dass keine ausreichende Kompensation bezüglich der auf den Motor wirkenden Störgröße ausgeführt worden ist.

5. Vorrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit für einen Rotationsmotor nach Anspruch 3, wobei der selbstlernende Kompensator (27) die Eingangs-Bezuggeschwindigkeit und die Winkelposition des Motors als Adressen empfängt und den Störgrößen-Korrekturwert ausgibt, der an einer Position gespeichert ist, die durch die Adressen zugeordnet ist.

6. Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit für einen Rotationsmotor, wobei das Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit die folgenden Schritte umfasst:

(a) Bestimmen eines Geschwindigkeitsfehlers durch Vergleichen einer Eingangs- Bezugsgeschwindigkeit mit einer Ist-Geschwindigkeit, die von dem Motor her erfasst wird;

(b) Empfangen des Geschwindigkeitsfehlers und Ausgeben eines Strom-Befehls zum Regeln der Rotationsgeschwindigkeit des Motors;

(c) Empfangen der Eingangs-Bezugsgeschwindigkeit, des Strom-Befehls sowie der Winkelposition und Ausgeben eines Störgrößen-Korrekturwertes zum Korrigieren einer Auswirkung der Störgröße, die als eine Funktion einer Winkelposition und einer Winkelgeschwindigkeit ausgedrückt wird und auf den Motor wirkt, über wiederholtes Lernen;

(d) Bestimmen eines korrigierten Strom-Befehls durch Addieren des Strom- Befehls und des Störgrößen-Korrekturwertes;

(e) Empfangen des korrigierten Strom-Befehls und Ausgeben eines Drehmoment-Befehls an den Motor; und

(f) Erfassen einer momentanen Geschwindigkeit des Rotationsmotors entsprechend dem Drehmoment-Befehl, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der selbstlernende Kompensator den Störgrößen-Korrekturwert auf der Grundlage der folgenden Gleichung ausgibt:

i'LK(t) = i'L(K-1)(t) + mZ(K-1)(t)

wobei i'LK der Störgrößen-Korrekturwert ist, der beim K-ten wiederholten Lernen bestimmt wird und zum Ausgang des selbstlernenden Kompensators (27) wird, i'L(K-1) der Störgrößen-Korrekturwert ist, der beim (K-1)-ten wiederholten Lernen bestimmt wird, m der Gewinn des wiederholten Lernens ist, wobei gilt M < 1 gilt, Z(K-1) ein periodischer Wert des Strom-Befehls ist, der eine periodische Funktion ist, die von dem Geschwindigkeitsregler beim (K-1)-ten wiederholten Lernen ausgegeben wird.

7. Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit für einen Rotationsmotor nach Anspruch 6, wobei der Schritt des selbstlernenden Kompensierens (c) die folgenden Teilschritte umfasst:

(c1) Initialisieren der Zeit zum wiederholten Lernen auf Null und des Störgrößen- Korrekturwertes auf Null zum Beginn des Lernens;

(c2) Erzeugen eines periodischen Strom-Befehls unter Verwendung des Strom- Befehls bezüglich der Störgröße, die eine periodische Funktion ist, die lediglich als eine Winkelposition bei der konstanten Winkelgeschwindigkeit ausgedrückt wird, wenn die Geschwindigkeitsregelung über den Schritt (b) in den normalen Zustand übergeht;

(c3) Speichern einer Periode des periodischen Strom-Befehls;

(c4) Vermehren der wiederholten Lernvorgänge um einen;

(c5) Bestimmen des Strom-Störgrößen-Korrekturwertes entsprechend dem wiederholten Lernen durch Addieren des einen periodischen Wertes des periodischen Strom-Befehls zum dem Störgrößen-Korrekturwert, der beim vorangegangenen wiederholten Lernen bestimmt wurde;

(c6) Feststellen, ob die Störgröße ausreichend kompensiert wird, indem der Strom-Befehl in dem Schritt (b) zum Zeitpunkt des Korrigierens der auf den Motor wirkenden Störgröße mit dem bestimmten Störgrößen-Korrekturwert mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird;

(c7) Speichern des Störgrößen-Korrekturwertes, wenn festgestellt wird, dass die Störgröße in dem Teilschritt (c6) ausreichend kompensiert worden ist; und

(c8) Wiederholen des wiederholten Lernens, wenn die Störgröße in dem Schritt (c6) nicht ausreichend kompensiert worden ist, bis die Störgröße ausreichend kompensiert wird, um so den Störgrößen-Korrekturwert zu bestimmen.

8. Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit für einen Rotationsmotor nach Anspruch 7, wobei in dem Schritt des selbstlernenden Kompensierens (c) die Störgröße unter Verwendung des gespeicherten Störgrößen-Korrekturwertes korrigiert wird.