JP2008199760A - Variable speed controller for motor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a smooth speed transition from a zero-speed region to a normal-speed region while eliminating continuous vibration in the zero-speed region in variable speed control of a motor. <P>SOLUTION: A zero-speed determination circuit 9 executes determination whether a speed control state of a motor is in a zero-speed region or in a normal-speed region. When it is in the normal-speed region, a holding circuit 10 holds a rotor position detection signal of a motor by one control cycle. When it is in the zero-speed region, the holding circuit continuously holds a position signal before the speed control state is in the zero-speed region. A position compensation amplifier 11 obtains a position compensation torque signal generated by amplifying a deviation between a rotor position signal and a holding signal, adds it to the output of a speed control amplifier 3, and resets an integration buffer of an integration term. An integration term of the speed control amplifier is set to a normal integration gain in the normal-speed region. An integration gain is set to zero in the zero-speed region. The output of the position compensation amplifier is reset when switching from a zero speed to normal operation. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータの可変速制御装置に係り、特にエレベータ駆動用モータなど、ゼロ速度領域（ゼロ速度または極低速度）における安定化制御に関する。   The present invention relates to a variable speed control device for a motor, and more particularly to stabilization control in a zero speed region (zero speed or extremely low speed) such as an elevator driving motor.

図８は可変速制御装置の速度制御回路図を示し、位置型速度制御の場合である。モータ１はインバータなどの電力変換器２の出力（周波数と電圧制御した出力）によって可変速駆動される。電力変換器２の出力制御は、速度指令とモータ速度検出信号との偏差を速度制御アンプ３によって比例積分（ＰＩ）演算を行い、この演算結果をトルクリミッタ４で制限したものを電流指令とし、この電流指令とモータ電流検出信号との偏差を電流制御アンプ５によって比例積分演算し、この演算結果で電力変換器２の出力を制御する。   FIG. 8 shows a speed control circuit diagram of the variable speed control apparatus, which is a case of position type speed control. The motor 1 is driven at a variable speed by the output (frequency and voltage controlled output) of a power converter 2 such as an inverter. In the output control of the power converter 2, the deviation between the speed command and the motor speed detection signal is subjected to proportional integration (PI) calculation by the speed control amplifier 3, and the result obtained by limiting the calculation result by the torque limiter 4 is used as the current command. The deviation between the current command and the motor current detection signal is proportional-integral calculated by the current control amplifier 5, and the output of the power converter 2 is controlled based on the calculation result.

モータ速度検出は、エンコーダ６のパルス出力から、位相＆時刻検出部７でモータのロータ回転位置を位相（位置）と時刻として検出し、この回転位置から速度検出部８による速度検出を行う。   In the motor speed detection, the rotor rotation position of the motor is detected as the phase (position) and time from the pulse output of the encoder 6 by the phase & time detection unit 7, and the speed detection unit 8 detects the speed from this rotation position.

このような速度制御方式においては、その精度が速度検出器の精度に依存するが、ゼロ速度制御を行う場合（モータを停止させる場合）、従来の比例積分（ＰＩ）制御ではエンコーダからの位相情報が来ないために極低速域にて制御系が振動し、比例ゲインや積分ゲインを大きくすることができない。よって、ゼロ速度での保持が難しく、負荷外乱の変化によりモータが回転してしまう（ゼロ速度を維持できない）問題がある。特に、エレベータやホイストのような昇降機においては、ブレーキを開放した直後にゼロ速度を保てないために荷が下がってしまう。   In such a speed control method, the accuracy depends on the accuracy of the speed detector, but when performing zero speed control (when stopping the motor), phase control information from the encoder is used in conventional proportional integral (PI) control. Therefore, the control system vibrates in the extremely low speed range, and the proportional gain and integral gain cannot be increased. Therefore, there is a problem that it is difficult to hold at zero speed, and the motor rotates due to a change in load disturbance (zero speed cannot be maintained). In particular, in an elevator such as an elevator or a hoist, the load drops because the zero speed cannot be maintained immediately after the brake is released.

このため、従来のエレベータ等では機械ブレーキによる制動と停止を得る方式、または電気的なトルク制御や位置制御でブレーキ動作を得る方式のものもある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３２８２６号公報 For this reason, some conventional elevators have a method of obtaining braking and stopping by a mechanical brake, or a method of obtaining a brake operation by electric torque control or position control (for example, see Patent Document 1).
JP 2004-32826 A

前記のように、速度制御系で速度制御した場合、ゼロ速度で保持したい場合に制御ゲインを大きくできず、十分な制御性能が得られない。制御ゲインを大きくできない理由を以下に示す。   As described above, when the speed control is performed by the speed control system, the control gain cannot be increased when it is desired to maintain the speed at zero speed, and sufficient control performance cannot be obtained. The reason why the control gain cannot be increased is as follows.

（１）エンコーダは位置分解能に限界があるため、停止時には分解能分の離散化誤差が発生する。速度検出はある時刻間の位置情報変化により演算するため、停止時や極低速域では正確な速度情報が得られない。そのため、速度誤差が発生する。   (1) Since the position resolution of the encoder is limited, a discretization error corresponding to the resolution occurs when stopped. Since speed detection is performed by a change in position information between certain times, accurate speed information cannot be obtained at a stop or in an extremely low speed range. Therefore, a speed error occurs.

（２）従来の比例積分（ＰＩ）制御では上記速度誤差を積分してトルクを発生してしまうため、極低速域でトルクまたは速度が振動してしまう。   (2) In the conventional proportional integral (PI) control, torque is generated by integrating the speed error, so that the torque or speed vibrates in an extremely low speed region.

（３）極低速でのトルクまたは速度の振動を防止するために制御ゲインを小さくしなければならない。よって、制御性能が劣化してしまう。   (3) The control gain must be reduced to prevent torque or speed vibration at extremely low speeds. Therefore, the control performance is degraded.

上記の問題点より、ゼロ速度でモータを保持したい場合（例えばエレベータやホイストのブレーキ開放時）に保持できない問題がある。   From the above problems, there is a problem that the motor cannot be held when it is desired to hold the motor at zero speed (for example, when the brake of the elevator or hoist is released).

図９はゼロ速度領域での持続的な振動の例を示す。モータのゼロ速度（停止）制御状態で、エレベータにおけるブレーキ開放等によって負荷トルクが加わった場合（時刻ｔ１）、この負荷によってモータが逆転することでエンコーダからは少しの逆転パルスが発生する。このモータの逆転による誤差速度を積分項が積分してその保持出力が高くなり、次の演算周期（時刻ｔ２）で正転側に出力トルクを高めるが、モータの逆転が続く。このモータの逆転が続いた次の演算周期（ｔ３）では逆転パルスによって出力トルクが増加し、モータ速度が正転側に上昇し始める。このモータ速度がゼロ速度に近づくと逆転パルスが発生しないため、次の演算周期（ｔ５）ではモータがゼロ速度を超えて正転するが、この正転に対してエンコーダからの正転パルス数が充分でないと、ゼロ速度を大きく越えた速度まで上昇してしまう。このようにエンコーダから充分なパルスが発生しないゼロ速度近辺ではモータ速度が振動的に変化する。   FIG. 9 shows an example of continuous vibration in the zero speed region. In the zero speed (stop) control state of the motor, when a load torque is applied by releasing the brake or the like in the elevator (time t1), a slight reverse pulse is generated from the encoder by the reverse rotation of the motor by this load. The integral term integrates the error speed due to the reverse rotation of the motor to increase its holding output, and the output torque is increased to the forward rotation side in the next calculation cycle (time t2), but the reverse rotation of the motor continues. In the next calculation cycle (t3) in which the reverse rotation of the motor continues, the output torque increases due to the reverse rotation pulse, and the motor speed starts to increase to the forward rotation side. When this motor speed approaches zero speed, a reverse pulse does not occur. Therefore, in the next calculation cycle (t5), the motor rotates forward beyond the zero speed. If it is not enough, it will rise to a speed that greatly exceeds zero speed. In this way, the motor speed changes in a vibrational manner near zero speed where sufficient pulses are not generated from the encoder.

なお、前記の特許文献１では位置制御とリミッタの関係について記載されているが、実際にはゼロ速度の保持制御とその後の速度制御との連動性が重要となる。つまり、エレベータを例に取ると、ブレーキを開放した直後はゼロ速度を保持し、その後目的の階まで速度制御にて運転する必要があり、これらの制御間をスムースに移行できる必要がある。さらに、上記の図９に示すように、速度制御の積分項が振動の１つの要因となっており、これを解決する必要がある。   Although the above-mentioned Patent Document 1 describes the relationship between the position control and the limiter, in practice, the linkage between the zero speed holding control and the subsequent speed control is important. In other words, taking an elevator as an example, it is necessary to maintain the zero speed immediately after releasing the brake, and then operate by speed control to the target floor, and it is necessary to be able to smoothly shift between these controls. Furthermore, as shown in FIG. 9 described above, the integral term of the speed control is one factor of the vibration, which needs to be solved.

本発明の目的は、ゼロ速度領域での持続的な振動をなくし、しかもゼロ速度領域から通常速度領域へのスムースな速度移行ができるモータの可変速制御装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a variable speed control device for a motor that eliminates continuous vibration in the zero speed region and can smoothly shift the speed from the zero speed region to the normal speed region.

本発明は、ゼロ速度領域の速度制御の場合、速度制御アンプにおける積分項が振動の要因であることに着目し、速度偏差の積分動作を位置の比例制御に置き換えることで、速度検出パルスが得られない場合のトルク増加を防止し、ゼロ速度領域での安定した制御を得るようにしたもので、以下の構成を特徴とする。   The present invention pays attention to the fact that the integral term in the speed control amplifier is a factor of vibration in the case of speed control in the zero speed region, and the speed detection pulse is obtained by replacing the speed deviation integral operation with position proportional control. This is to prevent torque increase when it is not possible, and to obtain stable control in the zero speed region, and has the following configuration.

（１）位置型速度制御アンプの比例積分演算結果に応じて、モータをゼロ速度領域を含めて可変速制御する装置において、
モータの速度制御状態がゼロ速度領域か通常速度領域かの判定を行うゼロ速度判定回路と、
前記ゼロ速度判定回路による判定が通常速度領域にある場合はモータのロータ位置検出信号を１制御周期だけ保持し、ゼロ速度領域にある場合はゼロ速度領域になる前の位置信号を保持し続ける保持回路と、
前記モータのロータ位置信号と、前記保持回路の保持信号との偏差を固定のゲインで増幅した位置補償トルク信号を得、この位置補償トルク信号を前記速度制御アンプの出力に加算すると共に積分項の積分バッファをリセットしておく位置補償アンプと、
前記速度制御アンプの積分項は、通常速度領域では通常の積分ゲインに設定され、ゼロ速度領域では積分ゲインを０にする手段と、
を備えたことを特徴とする。 (1) In an apparatus for variable speed control of a motor including a zero speed region according to a proportional integral calculation result of a position type speed control amplifier,
A zero speed determination circuit for determining whether the speed control state of the motor is in the zero speed range or the normal speed range;
When the determination by the zero speed determination circuit is in the normal speed range, the motor rotor position detection signal is held for one control period, and when it is in the zero speed range, the position signal before the zero speed range is held. Circuit,
A position compensation torque signal obtained by amplifying the deviation between the rotor position signal of the motor and the holding signal of the holding circuit with a fixed gain is added to the output of the speed control amplifier, and the integral term A position compensation amplifier that resets the integration buffer;
The integral term of the speed control amplifier is set to a normal integral gain in the normal speed region, and means for setting the integral gain to 0 in the zero speed region;
It is provided with.

（２）ゼロ速度領域から通常速度領域に移行するときに、移行前の前記位置補償トルク信号を前記速度制御アンプの積分項の積分バッファに加算する手段を備えたことを特徴とする。   (2) It is characterized by comprising means for adding the position compensation torque signal before the transition to the integral buffer of the integral term of the speed control amplifier when shifting from the zero speed region to the normal speed region.

（３）速度型速度制御アンプの比例積分演算結果に応じて、モータをゼロ速度領域を含めて可変速制御する装置において、
モータの速度制御状態がゼロ速度領域か通常速度領域かの判定を行うゼロ速度判定回路と、
前記ゼロ速度判定回路による判定が通常速度領域にある場合はモータのロータ位置検出信号を１制御周期だけ保持し、ゼロ速度領域にある場合はゼロ速度領域になる前の位置信号を保持し続ける保持回路と、
前記モータのロータ位置信号と、前記保持回路の保持信号との偏差を固定のゲインで増幅した位置補償トルク信号を得、ゼロ速度領域にあるときに該位置補償トルク信号を前記速度制御アンプの出力に加算する位置補償アンプと、
前記速度制御アンプの積分項は、通常速度領域では通常の積分ゲインに設定され、ゼロ速度領域では積分ゲインを０にする手段と、
を備えたことを特徴とする。 (3) In a device that performs variable speed control of the motor including the zero speed range according to the result of proportional integral calculation of the speed type speed control amplifier,
A zero speed determination circuit for determining whether the speed control state of the motor is in the zero speed range or the normal speed range;
When the determination by the zero speed determination circuit is in the normal speed range, the motor rotor position detection signal is held for one control period, and when it is in the zero speed range, the position signal before the zero speed range is held. Circuit,
A position compensation torque signal obtained by amplifying the deviation between the rotor position signal of the motor and the holding signal of the holding circuit with a fixed gain is obtained, and the position compensation torque signal is output from the speed control amplifier when in the zero speed range. A position compensation amplifier to be added to
The integral term of the speed control amplifier is set to a normal integral gain in the normal speed region, and means for setting the integral gain to 0 in the zero speed region;
It is provided with.

（４）前記速度制御アンプの比例項は、積分項のゲインを０にしたゼロ速度領域での比例制御時に最適ゲインに切換える手段を備えたことを特徴とする。   (4) The proportional term of the speed control amplifier includes means for switching to an optimum gain during proportional control in a zero speed region in which the gain of the integral term is zero.

（５）前記ゼロ速度判定回路による判定がゼロ速度領域にある場合は前記位置補償アンプの出力がもつピークの１周期間の平均トルクを求め、ゼロ速度領域から通常速度領域に切り換える直前に、該位置補償アンプの出力から該平均トルクに切り換える平均化切換手段を備えたことを特徴とする。   (5) If the determination by the zero speed determination circuit is in the zero speed region, obtain an average torque during one peak period of the output of the position compensation amplifier, and immediately before switching from the zero speed region to the normal speed region, An averaging switching means for switching from the output of the position compensation amplifier to the average torque is provided.

以上のとおり、本発明によれば、ゼロ速度領域の速度制御の場合には、速度偏差の積分動作を位置の比例制御に置き換えるようにしたため、モータの速度検出パルス出力が少ない場合でも、ゼロ速度領域での持続的な振動をなくし、安定制御ができる。   As described above, according to the present invention, in the case of speed control in the zero speed region, the integral operation of the speed deviation is replaced with the proportional control of the position. Therefore, even when the motor speed detection pulse output is small, the zero speed Stable control can be achieved by eliminating continuous vibration in the region.

また、位置型速度制御においては、ゼロ速度領域から通常速度領域に移行するときに、移行前の位置補償トルク信号を速度制御アンプの積分項の積分バッファに加算することにより、ゼロ速度領域から通常速度領域へのスムースな速度移行ができる。   In position-type speed control, when shifting from the zero speed area to the normal speed area, the position compensation torque signal before the transition is added to the integral buffer of the integral term of the speed control amplifier, so that Smooth speed transition to the speed range is possible.

また、速度型速度制御においては、ゼロ速度領域でのみ位置補償トルク信号を加算することにより、ゼロ速度領域から通常速度領域へのスムースな速度移行ができる。   Further, in the speed type speed control, the position compensation torque signal is added only in the zero speed region, thereby making it possible to smoothly shift the speed from the zero speed region to the normal speed region.

また、速度制御アンプの比例項は、積分項のゲインを０にしたゼロ速度領域での比例制御時に最適ゲインに切換えることにより、ゼロ速度領域での制御性能を改善できる。   The proportional term of the speed control amplifier can be improved in control performance in the zero speed region by switching to the optimum gain during proportional control in the zero speed region where the gain of the integral term is zero.

また、ゼロ速度領域にあるときに、位置補償アンプの出力がもつピークの１周期間の平均トルクを求め、ゼロ速度領域から通常速度領域に切り換える直前に、位置補償アンプの出力から平均トルクに切り換えることにより、通常運転に切り換えたときにモータが不要に回転するのを防止できる。   Also, when in the zero speed region, the average torque during one peak period of the output of the position compensation amplifier is obtained, and immediately before switching from the zero speed region to the normal speed region, the output from the position compensation amplifier is switched to the average torque. This prevents unnecessary rotation of the motor when switching to normal operation.

（実施形態１）
図１は、本実施形態を示す可変速制御装置の速度制御回路図であり、図８と異なる部分は回路要素９〜１１を追加し、ゼロ速度領域では位置型速度制御を行う点にある。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a speed control circuit diagram of the variable speed control device showing the present embodiment. The difference from FIG. 8 is that circuit elements 9 to 11 are added and position-type speed control is performed in the zero speed region.

図８の回路構成において、速度制御の積分項による演算は、速度検出部８では位置情報を微分して速度検出値を得、この速度検出値と速度指令の差分を積分する。つまり、位置情報を微分して積分するため、位置指令と位置検出の比例項と等価になる。しかし、速度制御の積分項は、極低速では安定化に悪影響を及ぼす。つまり、微分をするため演算精度が悪化し、また位置情報が少ない場合に前記のような振動的な振る舞いが生じる。   In the circuit configuration of FIG. 8, in the speed control integral term, the speed detection unit 8 differentiates the position information to obtain a speed detection value, and integrates the difference between the speed detection value and the speed command. That is, since the position information is differentiated and integrated, this is equivalent to a proportional term of position command and position detection. However, the integral term of speed control has an adverse effect on stabilization at very low speeds. That is, since the differentiation is performed, the calculation accuracy is deteriorated, and the vibrational behavior as described above occurs when the position information is small.

本実施形態では、回路要素９〜１１により、ゼロ速度領域での速度制御で振動の要因になる速度制御アンプの積分項を、速度の積分動作から位置の比例制御に置き換えることで、速度検出パルスが得られない場合のトルク増加を防止し、ゼロ速度領域での制御性能を改善する。   In the present embodiment, the circuit elements 9 to 11 replace the integral term of the speed control amplifier, which causes vibration in the speed control in the zero speed region, from the speed integral operation to the position proportional control, thereby detecting the speed detection pulse. This prevents the torque from increasing when the value cannot be obtained and improves the control performance in the zero speed region.

図１において、ゼロ速度判定回路９は、速度検出部８の検出速度を閾値と大小比較することで、モータの速度制御状態がゼロ速度領域か通常速度領域かの判定を行う。   In FIG. 1, the zero speed determination circuit 9 determines whether the speed control state of the motor is in the zero speed region or the normal speed region by comparing the detected speed of the speed detector 8 with a threshold value.

保持回路１０は、ゼロ速度判定回路９による判定が通常速度領域にある場合には、位相＆時刻検出部７で検出する位相（位置）信号を１制御周期だけ保持する。また、ゼロ速度領域にある場合はゼロ速度領域になる前の位置信号を保持し続ける。   When the determination by the zero speed determination circuit 9 is in the normal speed region, the holding circuit 10 holds the phase (position) signal detected by the phase & time detection unit 7 for one control cycle. Further, in the zero speed region, the position signal before the zero speed region is maintained.

位置補償アンプ１１は、位相＆時刻検出部７で検出する位相（位置）信号と、保持回路１０の保持信号との偏差を固定のゲインで増幅した位置補償トルク信号を得る。この位置補償トルク信号は速度制御アンプ３の出力に加算される。   The position compensation amplifier 11 obtains a position compensation torque signal obtained by amplifying the deviation between the phase (position) signal detected by the phase & time detection unit 7 and the holding signal of the holding circuit 10 with a fixed gain. This position compensation torque signal is added to the output of the speed control amplifier 3.

速度制御アンプ３の積分項は、そのゲインがゼロ速度判定回路９によって切換えられ、通常速度領域では通常の積分ゲインに設定され、ゼロ速度領域では積分動作を停止させるために積分ゲインを０にする。さらに、積分項の積分バッファ（Ｚ-1）は、位置補償アンプ１１が位置補償トルク信号を発生しているときはリセットされており、ゼロ速度領域から通常速度領域に移行するときに、移行前の位置補償トルク信号を積分バッファに加算して移行時のトルク変動を防止する。 The gain of the integral term of the speed control amplifier 3 is switched by the zero speed determination circuit 9 and is set to a normal integral gain in the normal speed region, and the integral gain is set to 0 in order to stop the integral operation in the zero speed region. . Further, the integral term integration buffer (Z −1 ) is reset when the position compensation amplifier 11 is generating a position compensation torque signal, and before transition from the zero speed region to the normal speed region. The position compensation torque signal is added to the integration buffer to prevent torque fluctuation at the time of transition.

以上の構成により、ゼロ速度領域での制御性能を改善すると共に、ゼロ速度領域と通常速度領域での制御をスムースに切換える。   With the above configuration, the control performance in the zero speed region is improved, and the control in the zero speed region and the normal speed region is smoothly switched.

図２は、本実施形態におけるゼロ速度領域での制御動作を示す。モータのゼロ速度（停止）制御状態では積分項のゲインが０に切換えられ、この状態で負荷トルクが加わった場合（時刻ｔ１）、この負荷によってモータが逆転することでエンコーダからは少しの逆転パルスが発生する。このモータの逆転による誤差速度の発生で位置補償アンプ１１から位置補償トルク信号を発生し、正転側の出力トルクを発生させる（時刻ｔ２）。同様に、次の演算周期（時刻ｔ３）で正転側に出力トルクを高め、逆転パルスによって出力トルクが増加し、モータ速度が正転側に上昇し始める。このモータ速度がゼロ速度に近づくと、逆転パルスの発生が少なくなって位置制御アンプ１１の位置補償トルク信号が低下し、緩やかにゼロ速度に近づく。次の演算周期（ｔ５）ではモータがゼロ速度を超えて正転側になるが、この正転に対しては位置補償アンプ１１の位置補償トルク信号が反転してゼロ速度に向けた出力トルクになる。   FIG. 2 shows a control operation in the zero speed region in the present embodiment. In the zero speed (stop) control state of the motor, the gain of the integral term is switched to 0, and when load torque is applied in this state (time t1), the motor reverses due to this load, and a slight reverse pulse is output from the encoder. Will occur. The position compensation torque signal is generated from the position compensation amplifier 11 by the generation of the error speed due to the reverse rotation of the motor, and the output torque on the forward rotation side is generated (time t2). Similarly, in the next calculation cycle (time t3), the output torque is increased to the forward rotation side, the output torque is increased by the reverse rotation pulse, and the motor speed starts to increase to the forward rotation side. When the motor speed approaches zero speed, the occurrence of reverse rotation pulses decreases, the position compensation torque signal of the position control amplifier 11 decreases, and gradually approaches zero speed. In the next calculation cycle (t5), the motor exceeds the zero speed and becomes the forward rotation side. However, for this forward rotation, the position compensation torque signal of the position compensation amplifier 11 is inverted to the output torque toward the zero speed. Become.

このように、ゼロ速度領域での速度制御では、積分項による積分動作をリセットしておき、位置制御アンプによる位置補償制御を行うため、エンコーダからのパルス出力に応じた位置制御によってゼロ速度領域への収束になり、持続的な振動は発生せず、安定化制御ができる。また、通常速度領域に移行する場合には積分バッファに直前の位置補償トルクを加算することで、負荷トルク分の出力トルクは保持され、スムースな移行が可能となる。   As described above, in the speed control in the zero speed region, the integration operation by the integral term is reset and the position compensation control is performed by the position control amplifier. Therefore, the position control according to the pulse output from the encoder moves to the zero speed region. Therefore, stabilization control can be performed without generating continuous vibration. In addition, when shifting to the normal speed region, the output torque corresponding to the load torque is held by adding the previous position compensation torque to the integration buffer, and smooth transition is possible.

（実施形態２）
図３は、本実施形態を示す可変速制御装置の速度制御回路図であり、図１と異なる部分は速度型速度制御に適用した点にある。 (Embodiment 2)
FIG. 3 is a speed control circuit diagram of the variable speed control apparatus showing the present embodiment, and a different part from FIG. 1 is that it is applied to speed type speed control.

図３の構成では、位置補償アンプ１１に積分バッファをもち、その出力になる位置補償トルク信号は切換スイッチ１２によってゼロ速度領域と通常速度領域の判定に応じて切換える。なお、速度制御アンプ３の積分項の積分バッファ（Ｚ-1）のリセット処理を不要にしながらスムースな移行が可能となる。 In the configuration of FIG. 3, the position compensation amplifier 11 has an integration buffer, and the position compensation torque signal output from the position compensation amplifier 11 is switched by the changeover switch 12 according to the determination of the zero speed region and the normal speed region. It should be noted that a smooth transition can be made while eliminating the reset processing of the integral buffer (Z −1 ) of the integral term of the speed control amplifier 3.

本実施形態においても、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。   Also in this embodiment, the same effect as Embodiment 1 can be obtained.

（実施形態３）
図４は、本実施形態を示す可変速制御装置の速度制御回路図であり、図３と異なる部分は速度制御アンプの比例ゲインを切換え可能にした点にある。 (Embodiment 3)
FIG. 4 is a speed control circuit diagram of the variable speed control apparatus according to the present embodiment. The difference from FIG. 3 is that the proportional gain of the speed control amplifier can be switched.

速度制御アンプ３の比例項において、比例積分（ＰＩ）制御時と積分項のゲインを０にした比例（Ｐ）制御時の最適ゲインが異なる。よって、本実施形態では比例項のゲイン切換えをすることにより、ゼロ速度領域のみゲインを変更することで、ゼロ速度領域での制御性能を改善する。   In the proportional term of the speed control amplifier 3, the optimum gain is different between proportional integral (PI) control and proportional (P) control with the integral term gain set to zero. Therefore, in this embodiment, by changing the gain of the proportional term, the gain is changed only in the zero speed region, thereby improving the control performance in the zero speed region.

なお、この比例項のゲインの最適化は実施形態１の位置型速度制御にも適用できる。   The optimization of the gain of the proportional term can also be applied to the position type speed control of the first embodiment.

（実施形態４）
図４に示す実施形態３の速度制御回路において、保持回路１０によって設定された位相を保持する場合、モータ１に負荷がかかると、位置制御が比例制御であるため、負荷に比例した位相角だけモータが回転してしまう。この位相角を小さくしたい場合、位置補償アンプ１１のゲインを大きくする必要がある。例えば、エンコーダ１１が１回転で１０００パルスを発生する場合、１００％負荷時のモータ角度を５°に抑制しようとすると、１００％負荷時には１４パルスしかずれてはいけないことになる。よって、エンコーダ６より得られたパルスに対し、１００／１４＝７．１４（％／パルス）のゲインを位置補償アンプ１１に設定する必要がある。言い換えると、１パルスの情報で７．１４％のトルク分解能しか出力できないため、ゼロ速度から通常の運転状態に移行するときに、実際の負荷トルクから７．１４％の誤差をもつことになる。この誤差トルクにより、切り替え時にモータが回転してしまう問題がある。 (Embodiment 4)
In the speed control circuit according to the third embodiment shown in FIG. 4, when the phase set by the holding circuit 10 is held, when the motor 1 is loaded, the position control is proportional control, and therefore only the phase angle proportional to the load is applied. The motor will rotate. In order to reduce this phase angle, it is necessary to increase the gain of the position compensation amplifier 11. For example, when the encoder 11 generates 1000 pulses per rotation, if the motor angle at 100% load is to be suppressed to 5 °, only 14 pulses should be shifted at 100% load. Therefore, it is necessary to set a gain of 100/14 = 7.14 (% / pulse) in the position compensation amplifier 11 for the pulse obtained from the encoder 6. In other words, since only 7.14% torque resolution can be output with one pulse of information, there is an error of 7.14% from the actual load torque when shifting from zero speed to the normal operating state. Due to this error torque, there is a problem that the motor rotates at the time of switching.

本実施形態は、ゼロ速度から通常運転への移行時の誤差トルク発生を防止し、これによってモータが不要に回転するのを防止するものである。   In the present embodiment, generation of error torque at the time of transition from zero speed to normal operation is prevented, thereby preventing the motor from rotating unnecessarily.

図５は本実施形態の制御回路図である。同図が図４と異なる部分は、切換スイッチ１３と平均処理回路１４からなる平均化切換回路を追加した点にある。切換スイッチ１３は、ゼロ速度運転時には図示の切換位置にし、図４と同様に位置補償アンプ１１の出力を積分バッファを通して出力し、通常運転に切り換える直前には平均処理回路１４の出力に切り換える。平均処理回路１４は、ゼロ速度制御時に位置補償アンプ１１の補償トルク出力を取り込み、そのピークを検出し、１周期間の平均トルクを算出しておき、通常運転に切り換える直前にこの平均トルクを積分バッファ（Ｚ-1）の入力としてそのリセットを得る。 FIG. 5 is a control circuit diagram of this embodiment. 4 is different from FIG. 4 in that an averaging switching circuit including a changeover switch 13 and an average processing circuit 14 is added. The changeover switch 13 is set to the illustrated changeover position during zero speed operation, and the output of the position compensation amplifier 11 is output through the integration buffer in the same manner as in FIG. The average processing circuit 14 takes in the compensation torque output of the position compensation amplifier 11 during zero speed control, detects its peak, calculates the average torque for one cycle, and integrates this average torque immediately before switching to normal operation. Its reset is obtained as an input to the buffer (Z -1 ).

図６は出力トルクの振動と平均処理の原理的な説明図である。前記のように、ゼロ速度制御時には位置補償アンプ１１から補償トルクを出力しており、この補償トルクはトルクの分解能が粗いために振動的に正負に変化する。この振動的な正負の変化を平均処理回路１４であるピークから次のピークまでの出力トルクを平均化することで、ゼロ速度から通常速度への運転切換時に積分バッファの出力をリセットすることができる。つまり、図６における面積Ａからピーク間の時間で割った平均出力トルクを用いてリセットすることで、通常運転に切り換えた際の誤差トルク発生を防止することができる。   FIG. 6 is an explanatory view of the principle of output torque vibration and averaging. As described above, the compensation torque is output from the position compensation amplifier 11 during the zero speed control, and this compensation torque changes positively and negatively in vibration because the torque resolution is coarse. By averaging the output torque from the peak which is the average processing circuit 14 to the next peak with respect to this vibrational positive / negative change, the output of the integration buffer can be reset when the operation is switched from the zero speed to the normal speed. . That is, by resetting using the average output torque divided from the area A in FIG. 6 by the time between peaks, it is possible to prevent generation of error torque when switching to normal operation.

図７は、誤差トルク発生を防止できる具体的な波形図を示し、（ａ）には平均処理回路を持たない場合の波形図を、（ｂ）には平均処理回路を付加した場合の波形図を示す。両波形共に、切換直前に出力トルクが振動的に変化しており、この状態でゼロ速度から通常運転に切換得られた時点では、（ａ）ではモータ速度の収束が遅れ、出力トルクが収束するまでの面積分だけモータが回転する。一方、（ｂ）では、切換時点で振動の平均化により積分バッファがリセットされるため、モータは回転することなく速やかに停止する。   FIG. 7 shows a specific waveform diagram that can prevent the generation of error torque. FIG. 7A shows a waveform diagram without an average processing circuit, and FIG. 7B shows a waveform diagram with an average processing circuit added. Indicates. In both waveforms, the output torque is oscillating immediately before switching, and when switching from zero speed to normal operation is obtained in this state, convergence of the motor speed is delayed and the output torque converges in (a). The motor rotates by the area up to. On the other hand, in (b), since the integration buffer is reset by averaging the vibration at the time of switching, the motor stops quickly without rotating.

したがって、本実施形態では、ゼロ速度から通常運転に切換えた時にモータが不要に回転するのを防止できる。   Therefore, in this embodiment, it is possible to prevent the motor from rotating unnecessarily when switching from zero speed to normal operation.

なお、本実施形態による位置補償アンプの出力の平均処理は、実施形態１，２に適用して同等の作用効果を得ることができる。   Note that the average processing of the output of the position compensation amplifier according to the present embodiment can be applied to the first and second embodiments to obtain an equivalent effect.

本発明の実施形態１を示す可変速制御装置の速度制御回路図。The speed control circuit diagram of the variable speed control apparatus which shows Embodiment 1 of this invention. ゼロ速度領域での制御動作の説明図。Explanatory drawing of control operation | movement in a zero speed area | region. 本発明の実施形態２を示す可変速制御装置の速度制御回路図。The speed control circuit diagram of the variable speed control apparatus which shows Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態３を示す可変速制御装置の速度制御回路図。The speed control circuit diagram of the variable speed control apparatus which shows Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態４を示す可変速制御装置の速度制御回路図。The speed control circuit diagram of the variable speed control apparatus which shows Embodiment 4 of this invention. 実施形態４の原理的な説明図。FIG. 6 is a principle explanatory diagram of a fourth embodiment. 誤差トルク発生防止の波形図。The waveform diagram of error torque generation prevention. 従来の可変速制御装置の速度制御回路図。The speed control circuit diagram of the conventional variable speed control apparatus. ゼロ速度領域での持続的な振動の例。Example of continuous vibration in the zero speed region.

符号の説明Explanation of symbols

１ モータ
２ 電力変換器
３ 速度制御アンプ
６ エンコーダ
７ 位相＆時刻検出部
８ 速度検出部
９ ゼロ速度判定回路
１０ 保持回路
１１ 位置補償アンプ
１２ 切換スイッチ
１３ 切換スイッチ
１４ 平均処理回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 2 Power converter 3 Speed control amplifier 6 Encoder 7 Phase & time detection part 8 Speed detection part 9 Zero speed determination circuit 10 Holding circuit 11 Position compensation amplifier 12 Changeover switch 13 Changeover switch 14 Average processing circuit

Claims (5)

位置型速度制御アンプの比例積分演算結果に応じて、モータをゼロ速度領域を含めて可変速制御する装置において、
モータの速度制御状態がゼロ速度領域か通常速度領域かの判定を行うゼロ速度判定回路と、
前記ゼロ速度判定回路による判定が通常速度領域にある場合はモータのロータ位置検出信号を１制御周期だけ保持し、ゼロ速度領域にある場合はゼロ速度領域になる前の位置信号を保持し続ける保持回路と、
前記モータのロータ位置信号と、前記保持回路の保持信号との偏差を固定のゲインで増幅した位置補償トルク信号を得、この位置補償トルク信号を前記速度制御アンプの出力に加算すると共に積分項の積分バッファをリセットしておく位置補償アンプと、
前記速度制御アンプの積分項は、通常速度領域では通常の積分ゲインに設定され、ゼロ速度領域では積分ゲインを０にする手段と、
を備えたことを特徴とするモータの可変速制御装置。 In the device for variable speed control including the zero speed range according to the proportional integral calculation result of the position type speed control amplifier,
A zero speed determination circuit for determining whether the speed control state of the motor is in the zero speed range or the normal speed range;
When the determination by the zero speed determination circuit is in the normal speed range, the motor rotor position detection signal is held for one control period, and when it is in the zero speed range, the position signal before the zero speed range is held. Circuit,
A position compensation torque signal obtained by amplifying the deviation between the rotor position signal of the motor and the holding signal of the holding circuit with a fixed gain is added to the output of the speed control amplifier, and the integral term A position compensation amplifier that resets the integration buffer;
The integral term of the speed control amplifier is set to a normal integral gain in the normal speed region, and means for setting the integral gain to 0 in the zero speed region;
A variable speed control device for a motor, comprising: ゼロ速度領域から通常速度領域に移行するときに、移行前の前記位置補償トルク信号を前記速度制御アンプの積分項の積分バッファに加算する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータの可変速制御装置。   The means for adding the position compensation torque signal before the transition to the integral buffer of the integral term of the speed control amplifier when transitioning from the zero speed region to the normal speed region. Variable speed control device for motors. 速度型速度制御アンプの比例積分演算結果に応じて、モータをゼロ速度領域を含めて可変速制御する装置において、
モータの速度制御状態がゼロ速度領域か通常速度領域かの判定を行うゼロ速度判定回路と、
前記ゼロ速度判定回路による判定が通常速度領域にある場合はモータのロータ位置検出信号を１制御周期だけ保持し、ゼロ速度領域にある場合はゼロ速度領域になる前の位置信号を保持し続ける保持回路と、
前記モータのロータ位置信号と、前記保持回路の保持信号との偏差を固定のゲインで増幅した位置補償トルク信号を得、ゼロ速度領域にあるときに該位置補償トルク信号を前記速度制御アンプの出力に加算する位置補償アンプと、
前記速度制御アンプの積分項は、通常速度領域では通常の積分ゲインに設定され、ゼロ速度領域では積分ゲインを０にする手段と、
を備えたことを特徴とするモータの可変速制御装置。 In the device for variable speed control including the zero speed range according to the proportional integral calculation result of the speed type speed control amplifier,
A zero speed determination circuit for determining whether the speed control state of the motor is in the zero speed range or the normal speed range;
When the determination by the zero speed determination circuit is in the normal speed range, the motor rotor position detection signal is held for one control period, and when it is in the zero speed range, the position signal before the zero speed range is held. Circuit,
A position compensation torque signal obtained by amplifying the deviation between the rotor position signal of the motor and the holding signal of the holding circuit with a fixed gain is obtained, and the position compensation torque signal is output from the speed control amplifier when in the zero speed range. A position compensation amplifier to be added to
The integral term of the speed control amplifier is set to a normal integral gain in the normal speed region, and means for setting the integral gain to 0 in the zero speed region;
A variable speed control device for a motor, comprising: 前記速度制御アンプの比例項は、積分項のゲインを０にしたゼロ速度領域での比例制御時に最適ゲインに切換える手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータの可変速制御装置。   The proportional term of the speed control amplifier includes means for switching to an optimum gain at the time of proportional control in a zero speed region in which the gain of the integral term is set to zero. Variable speed control device for motors. 前記ゼロ速度判定回路による判定がゼロ速度領域にある場合は前記位置補償アンプの出力がもつピークの１周期間の平均トルクを求め、ゼロ速度領域から通常速度領域に切り換える直前に、該位置補償アンプの出力から該平均トルクに切り換える平均化切換手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータの可変速制御装置。   When the determination by the zero speed determination circuit is in the zero speed region, the average torque during one peak period of the output of the position compensation amplifier is obtained, and immediately before switching from the zero speed region to the normal speed region, the position compensation amplifier The variable speed control device for a motor according to any one of claims 1 to 4, further comprising averaging switching means for switching from the output of the motor to the average torque.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013085378A (en) * 2011-10-11 2013-05-09 Seiko Epson Corp Motor controller, robot hand, robot and motor control method
CN108450057A (en) * 2015-12-28 2018-08-24 大金工业株式会社 The control device of power conversion device
JP2021141680A (en) * 2020-03-04 2021-09-16 株式会社明電舎 Electric conversion device and control method of the same
WO2023203622A1 (en) * 2022-04-18 2023-10-26 三菱電機株式会社 Car position control device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0261706A (en) * 1988-08-29 1990-03-01 Fanuc Ltd Servo control method
JPH04317578A (en) * 1991-04-16 1992-11-09 Mitsubishi Electric Corp Speed controller for motor
JPH06138945A (en) * 1992-10-26 1994-05-20 Toshiba Corp Controller for master-slave manipulator
JPH06327286A (en) * 1993-05-13 1994-11-25 Hitachi Ltd Motor driving equipment
JPH0993971A (en) * 1995-09-28 1997-04-04 Nissan Motor Co Ltd Motor controller
JPH11212650A (en) * 1998-01-29 1999-08-06 Mitsubishi Electric Corp Mechanical operation controller and stopping command generator
JP2000042865A (en) * 1998-07-30 2000-02-15 Hitachi Via Mechanics Ltd Servo control device
JP2006109674A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Ckd Corp Servo motor controller

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0261706A (en) * 1988-08-29 1990-03-01 Fanuc Ltd Servo control method
JPH04317578A (en) * 1991-04-16 1992-11-09 Mitsubishi Electric Corp Speed controller for motor
JPH06138945A (en) * 1992-10-26 1994-05-20 Toshiba Corp Controller for master-slave manipulator
JPH06327286A (en) * 1993-05-13 1994-11-25 Hitachi Ltd Motor driving equipment
JPH0993971A (en) * 1995-09-28 1997-04-04 Nissan Motor Co Ltd Motor controller
JPH11212650A (en) * 1998-01-29 1999-08-06 Mitsubishi Electric Corp Mechanical operation controller and stopping command generator
JP2000042865A (en) * 1998-07-30 2000-02-15 Hitachi Via Mechanics Ltd Servo control device
JP2006109674A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Ckd Corp Servo motor controller

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013085378A (en) * 2011-10-11 2013-05-09 Seiko Epson Corp Motor controller, robot hand, robot and motor control method
CN103107767A (en) * 2011-10-11 2013-05-15 精工爱普生株式会社 Motor control device, robot hand, robot, and motor control method
US9461569B2 (en) 2011-10-11 2016-10-04 Seiko Epson Corporation Motor control device, robot hand, robot, and motor control method
CN108450057A (en) * 2015-12-28 2018-08-24 大金工业株式会社 The control device of power conversion device
CN108450057B (en) * 2015-12-28 2019-08-06 大金工业株式会社 The control device of power conversion device
JP2021141680A (en) * 2020-03-04 2021-09-16 株式会社明電舎 Electric conversion device and control method of the same
JP7424109B2 (en) 2020-03-04 2024-01-30 株式会社明電舎 Power conversion device and its control method
WO2023203622A1 (en) * 2022-04-18 2023-10-26 三菱電機株式会社 Car position control device

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