JP2663684B2 - 電動機速度制御系の調整方法 - Google Patents

電動機速度制御系の調整方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電流制御系をマイナループとし速度制御
系をメインループとする電動機制御装置の速度調節器を
調整して最適化する速度制御系の調整方法に関する。
〔従来の技術〕
第3図は電動機速度制御装置の回路図である。この図
において、交流電源100の交流が整流器1で整流されて
直流に変換されこれが直流電動機3に供給されて駆動さ
れる。負荷30は直流電動機3に連結されていて直流電動
機3が回転するのに応じて負荷30も回転する。直流電動
機3の回転速度nは速度検出器31によって計測される。
制御系は電流制御系のマイナループ200と速度制御系の
メインループの2重の閉ループ制御系で構成されてい
て、メインループ300は前述の速度検出器31が検出した
直流電動機3の速度nがフィードバックされ、減算器9
によって速度設定値nから減算されて偏差eが求めら
れ、この偏差eが速度調節器8に入力される。この速度
調節器8は比例要素と積分要素とからなるいわゆるPI調
節器からなっていてそれぞれの要素の係数は最適な値に
設定されるものであり、この速度調節器8は電流設定値
を出力する。
マイナループ200はこの電流設定値iを入力信号と
してこれから変流器2で計測された直流電動機3の電機
子電流の実際値iが減算器5によって減算されて電流調
節器4に入力されて、この電流調節器4の出力信号が整
流器1の制御信号となって、この制御信号によって整流
器1の出力電圧を変化がする。電流調節器4も速度調節
器8と同様にPI調節器で構成されるのが普通である。な
お、電流実際値iは変流器2で計測されてそのまま減算
器5に入力されるように図示されているが、実際は変流
器2の出力は交流であり、これを整流して直流に変換す
ることにより直流電動機3に供給される電流に比例した
計測値が得られるのであり、図示の電流計測回路はこの
整流器を省略して単に模式的に図示しているものであ
る。この電流を図示のように整流器1の交流側で計測す
るのではなく、整流器1と直流電動機3との間の直流回
路に分流器や直流変流器を挿入して計測する方式を採用
してもよい。
電流設定値iは直流電動機3が発生するトルクτに
比例する値として設定されるもので、一般に直流電動機
3は界磁極が生起する磁束Φを一定に保持することによ
って発生トルクτは電機子電流Iに比例することになる
ことから、瞬時値制御が可能になるという特長があるた
めに、高精度の速度制御を必要とする装置にこの直流電
動機が多く使用されている。近年、半導体素子を使用し
たインバータの進歩に伴って誘導電動機や同期電動機な
どの交流電動機が直流電動機に変わってその用途を広げ
ているが、その場合もベクトル制御と呼ばれている方式
によって直流電動機と同じように発生トルクが一次電流
に比例するように制御する方式が採用される。
速度調節器8や電流調節器4はそれぞれの制御系が最
適になるように比例要素の比例係数や積分要素の時定数
などの係数が設定される。電流調節器4の場合は制御の
対象が電流であり、マイナループ200の制御特性は整流
器1や直流電動機3の電気回路の諸定数によって決まる
ものなので、その中に含まれる回路定数によって決まる
時定数は10ミリ秒レベルの小さな値であり、しかも電気
試験によって計測から求めることが比較的容易でもある
ので、電流調節器4の定数を最適に設定するのは容易で
あり、しかも、ある程度誤差があっても全体の制御系に
対する影響の度合いは小さい。一方、速度制御の場合
は、直流電動機の慣性モーメントなどの機械系を含んで
いるので、その時定数は秒レベルもしくはそれ以上の比
較的遅い応答であり、速度制御系を最適化するためには
この機械系の定数を正確に把握することが必要である。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述のように、電動機の速度制御装置の制御特性は主
に速度制御系、特に電動機や負荷の機械系の特性で決ま
る。したがって、これら機械系を支配する定数を正確に
把握した上で制御系の最適調整を行うことが必要であ
る。しかし、一般に機械系の定数を把握することは困難
なことが多く、そのため、速度制御系の調整は最初に設
計値から求まる定数を使用して大まかな調整を行ってお
き、制御装置と電動機とを組み合わせて運転して実際に
制御特性を計測し、その結果を基にして最適条件を探索
するという試行錯誤的な方法がとられる。したがって、
最適条件を探索するのに多くの時間を要するために調整
コストが増大するばかりでなく、このような試験の多く
は装置が据え付けられる現地で行われるが、調整に多く
の時間を費やすために現地における据え付け作業の期間
が長くなるという問題もある。
この発明は、速度制御系であるメインループの制御特
性を最適化するための速度調節器の調整を簡単かつ迅速
に行うことのでき電動機速度制御系の調整方法を提供す
ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するためにこの発明によれば、電流制
御系をマイナループとし速度制御系をメインループとす
る電動機制御装置の速度制御系の調整方法において、速
度制御系の速度調節器における比例係数及び積分項の
内、積分項を固定し、そして前記電流制御系を用いて前
記電動機を一定トルクで駆動してそのときの加速度を計
測し、計測された加速度に基づいて前記電動機の慣性モ
ーメントを求め、この慣性モーメントを用いて速度制御
系の速度調節器の比例係数を設定するものとする。
〔作用〕
この発明の構成において、電流制御系を用いて無負荷
の状態で前記電動機を一定トルクで起動してそのときの
加速度を計測し、計測された加速度とトルクから電動機
の慣性モーメントを求める。この慣性モーメントの値を
所定の計算式に代入することによって簡単に速度調節器
の比例係数を決定することができる。
〔実施例〕
以下この発明を実施例に基づいて説明する。第1図は
この発明の実施例を示す回路図であり、第3図と共通の
構成要素については同一の参照番号を付すことにより詳
細な説明を省略する。この図はマイナループ200のトル
クに比例する電流の制御機能を利用して速度調節器8の
調整に必要となる機械系の定数を試験によって求めよう
とするものである。この図おいて、電流設定値iは一
定値に保持されしたがって、直流電動機3は一定トルク
で駆動されることになる。タイマ7は外部から開始と終
了の信号が入力されて開始から終了までの時間を計測す
るもので、信号301が開始時点を伝えるパルス信号であ
り、この信号301のパルスによって設定された時点でタ
イマ7の積算時間の記憶がクリアされ0から改めて積算
が開始される。比較器6は速度検出器31によって検出さ
れた直流電動機3の回転速度nと目標速度nmとを比較
し、電動機3が一定トルクで加速されるのでランプ状に
上昇する速度nの方が大きくなった瞬間にパルスを出力
し、このパルス信号によってタイマ7が停止する。この
ときのタイマ7の表示時間が開始時点起動から停止時点
までの時間計測値Tである。
直流電動機3の慣性セーメントをM、発生トルクを
τ、回転速度をnとすると、これらの間には一般に次式
の関係が成立している。ただし、tは時間である。
トルクは一定値τ、t=0でn=0とすると、t=
Tにおけるこれらの関係は(1)式をt=0〜Tの間積
分をすることによって結果的に次式が得られる。
τT=Mnm ……(2) この式をMに関して解くと次式が得られ、この式から
時間計測値Tとトルク設定値τ、も目標速度nmから直
流電動機3の慣性モーメントMが計算できる。
M=τT/nm ……(3) 次にこの慣性モーメントMを用いて速度調節器8の係
数を求める方法について説明する。制御性を最適化する
方法には種々あり目的に応じて使い分けられる。ここで
は、一例としてジンメトリッシエ法と呼ばれている方法
を基にした計算法について説明する。
第2図は制御特性解析のために第3図を別の形で表し
たブロック線図である。この図において、第1図の構成
要素に1対1に対応する第3図のブロックに対しては同
じ参照符号を付けて対応を明らかにしてある。速度調節
器8は係数がKpの比例要素と時定数TI/KPの積分要素か
らなっている。速度調節器8を表すブロックの中の式は
少し式を変形して表してある。マイナループ200は1つ
の遅延要素として表してある。その時定数はTCR、比例
係数KCである。第1図の電流調節器4は最適に調整され
てその結果マイナループ200は充分小さな時定数の一次
遅延要素に近似することが可能になっている。
直流電動機3を表すブロックは乗算要素32、減算器33
及び積分要素34からなっていて、電流iに入力されて界
磁極が生起する磁束Φとの積がトルクτになる。この
トルクτから第2図の負荷のトルクτが減算器33に
よって減算された上で直流電動機3の慣性を模擬する積
分要素34に入力されて回転速度nが出力される。
第2図における速度設定値nに対する速度実際値n
の伝達関数は次式となる。ただし、負荷トルクτ=0と
している。
ただし、 (4)式を(3)式に代入して整理すると次式が得ら
れる。
この式にジンメトリッシエ法を適用することによって
速度調節器8の2つの係数、つまり比例係数KP及び積分
項TIは次式で求められる。
この式に基づいてKP,TIを計算するにおいて、TCR、KC
はマイナループ200の調整の結果得られるものであるか
ら、この調整がすでに済んでいる現時点では既知の値な
ので、結局、時定数TMが分かれば(6)式は計算が可能
になる。なお、積分項TIはKCRが既知であるので(7)
式から明らかなように固定値となる。
ところで、積分要素34は前述のように直流電動機3が
生起するトルクτに対する直流電動機の回転数nの関
係を表すものであり、(1)式の比較からTMは慣性モー
メントMに比例する値になる。つまり、慣性モーメント
Mが分かればTMが分かり、したがって、(7)式に基づ
いて速度調節器8の2つの最適の係数が求められ、その
結果、速度制御系であるメインループの最適化が容易に
行われることになる。第2図のブロック線図におけるn
やiは実際の直流電動機Nや電機子電流Iに比例する値
ではあるが、実際の制御回路の中では電圧信号として扱
われるから、次元を合わせるために直流電動機3の定格
値の比率で表すのが実際である。時定数TMと慣性モーメ
ントMとの間の関係はこのような無次元化される際の係
数が考慮されなければならない。
直流電動機3の定格電流をI0、定格出力をP0、定格ト
ルクをτ、定格速度をN0とすると、(1)式から結果
的に次式となる。
第1図による加速度を求める方式は起動時にタイマ7
を始動し所定の速度nmで停止させる方式を採用している
が、このような方式の代わりにタイマ停止速度nmよりも
小さな適当な始動速度nsを設定して、直流電動機3の速
度nが始動速度nsを越えたときにタイマ7が時間の積算
を開始するようにしてもよい。始動速度nsでタイマ7を
始動させるには比較器6と同じような別の比較器を使用
し、速度nが始動速度nsを越えたときに始動パルス301
を発生させるようにすればよい。また、始動時と終了時
の速度nを記憶させるようにして、一定トルクで加速さ
れて増加過程にある速度nを所定の期間の始めと終わり
の値から加速度を求める方式を採用することもできる。
いずれにしても、直流電動機3が一定加速度で速度が上
昇してゆく状態での加速度を求めることができる方式な
らばどのようなものでもよい。
第1図や第2図では整流器1と直流電動機3の組み合
わせを実施例として示したが、前述のように一定トルク
に制御して電動機を駆動することができる方式には交流
電動機の速度制御に採用されるベクトル制御方式があ
り、この方式を採用した電動機の速度制御装置に対して
もこの発明を適用して効果をあげることができる。この
場合は、インバータと交流電動機の組み合わせになり、
第2図の電流設定値iを求めるための演算器が設けら
れるなど、第1図の構成に比べて制御装置はより複雑な
構成であるが、それでも電流制御系のマイナループと速
度制御系のメインループが構成され、それぞれに調節器
が設けられるという点で基本的に第3と共通である。製
作時点での回転部の慣性モーメントの算出の精度やその
困難さと前述の実施例のように加速度を求めこれから慣
性モーメントを計算することの容易さは交流電動機でも
直流電動機でも大差はない。
〔発明の効果〕
この発明は前述のように、マイナループである電流制
御系を用いて電動機を一定トルクで起動してそのときの
加速度を計測し、計測されと加速度とトルクから電動機
の慣性モーメントを求める。この慣性モーメントの値を
所定の計算式で代入することによって簡単に速度調節器
の比例係数を決定することができるという効果が得られ
る。その結果、従来のように、現地において試行錯誤的
に行っていたために多大の時間を要していた速度制御系
の調整作業が改善され、現地における調整が不要になる
か所要時間が大幅に短縮されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す回路図、第2図は電動
機速度制御系を示すブロック線図、第3図は従来の電動
機速度制御装置を示す回路図である。 1……整流器、2……変流器、 3……直流電動機(電動機)、31……速度検出器、 4……電流調節器、5,9……減算器、6……比較器、 7……タイマ、8……速度調節器、 200……マイナループ、300……メインループ、 30……負荷、100……交流電源。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電流制御系をマイナループとし速度制御系
    をメインループとする電動機制御装置の速度制御系の調
    整方法において、速度制御系の速度調節器における比例
    係数及び積分項の内、積分項(TI)を固定し、そして電
    流制御系を用いて電動機を一定トルクで駆動してそのと
    きの加速度を計測し、この計測された加速度に基づいて
    電動機の慣性モーメントを求め、この慣性モーメントを
    用いて速度調節器の比例係数(KP)を設定することを特
    徴とする電動機速度制御系の調整方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04136701U (ja) * 1991-06-10 1992-12-18 横河電機株式会社 モ―タの制御システム
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS589588A (ja) * 1981-07-10 1983-01-19 Hitachi Ltd モ−タの速度制御方法およびその速度制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7781996B2 (en) 2006-06-23 2010-08-24 Fuji Electric Systems Co., Ltd. Speed control device for electric motor

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