JPH04140086A - Method and device for controlling motor - Google Patents
Method and device for controlling motorInfo
- Publication number
- JPH04140086A JPH04140086A JP2260000A JP26000090A JPH04140086A JP H04140086 A JPH04140086 A JP H04140086A JP 2260000 A JP2260000 A JP 2260000A JP 26000090 A JP26000090 A JP 26000090A JP H04140086 A JPH04140086 A JP H04140086A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- command value
- speed
- torque command
- value
- electric motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 46
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 52
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電動機の制御方法および制御装置に係り、特
に電動機と負荷間の機械軸系にねじり振動を伴う低剛性
な負荷機械を駆動する電動機の速度制御方法および制御
装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a control method and a control device for an electric motor, and particularly for driving a low-rigidity load machine with torsional vibration in a mechanical shaft system between an electric motor and a load. The present invention relates to a speed control method and control device for an electric motor.
低剛性な負荷機械を駆動する電動機の速度制御方法とし
て、文献（電気学会論文誌Ｄ 産業応用部問語１０７巻
８号第１０１０頁〜第１０１７頁、昭和６２年８月）に
、状態推定オブザーバや規範モデルを用いた３方式を挙
げ、同−設計基準で設計した場合の各方式の振動抑制効
果と応答性の特性比較を行った記載がある。As a speed control method for an electric motor that drives a low-rigidity load machine, a state estimation observer is described in the literature (Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan, Journal D, Industrial Application Division, Vol. 107, No. 8, pp. 1010 to 1017, August 1988). There is a description of three methods using the same design standards and a comparison of the vibration suppression effects and response characteristics of each method when designed using the same design standards.
例えば、速度制御系を積分比例制御（以下、ＩＰ制御と
いう）と比例制御（以下、Ｐ制御とし１う）について、
状態オブザーバを用いた状態フィードバック方式とモデ
ル追従制御方式とを同−設計基準に沿って設計し、それ
らの特性について比較した記載がある。これによれば、
軸のねしり振動を抑制するとともに、外乱に対する速度
変動を低減するには、電動機イナーシャＪＭと負荷イナ
ーシャＪＬとの比をとり、ＪＬ／ＪＭ＜１の機械系では
Ｐ制御＋モデル追従制御方式が、一方ＪＬ／ＪＭ＞１の
機械系ではＩＰ制制御状状態フィードバック方式効果的
であることが記載されている。For example, regarding integral proportional control (hereinafter referred to as IP control) and proportional control (hereinafter referred to as P control) in the speed control system,
There is a description of a state feedback method using a state observer and a model following control method designed in accordance with the same design criteria, and a comparison of their characteristics. According to this,
In order to suppress torsional vibration of the shaft and reduce speed fluctuations due to disturbances, the ratio of motor inertia JM and load inertia JL is determined, and in a mechanical system where JL/JM<1, P control + model following control method is used. On the other hand, it has been described that the IP control state feedback method is effective in mechanical systems where JL/JM>1.
しかし、上記文献では、軸のねじり振動抑制制御（以下
、単に軸振助動抑制制御とし１う）と、速度応答性との
それぞれを個別に最適化することについては配慮されて
いない。However, in the above-mentioned literature, no consideration is given to optimizing each of shaft torsional vibration suppression control (hereinafter simply referred to as shaft vibration assistance suppression control) and speed responsiveness.
つまり、一般に、ＩＰ制御に比べて比例積分制御（以下
、ＰＩ制御という）の方が、高速化し易いとされている
。しかし、軸振動抑制制御の補償条件によって、速度制
御系の応答速度が制限を受ける。そのため、高速応答化
が妨げられるので、目標とする速度制御特性を満たすこ
とができないという問題がある。In other words, it is generally said that proportional-integral control (hereinafter referred to as PI control) is easier to increase speed than IP control. However, the response speed of the speed control system is limited by the compensation conditions of the shaft vibration suppression control. Therefore, since high-speed response is hindered, there is a problem in that the target speed control characteristics cannot be satisfied.
また、電動機速度の検出値から、比例要素を含む補償伝
達関数を介してトルク制御回路へ加える振動抑制制御方
式では、Ｐ制御に適用すると、速度指令に対してオフセ
ットが発生するという問題がある。この点は、Ｐ１制御
においても、定常状態では速度指令値と一敵するが、速
度の立上り時に一時的にオフセットが発生するため、滑
らかな目標応答特性が得られないという問題、及びオー
バシュートが発生するという問題がある。Further, in the vibration suppression control method in which the detected value of the motor speed is applied to the torque control circuit via a compensation transfer function including a proportional element, when applied to P control, there is a problem that an offset occurs with respect to the speed command. In this respect, even in P1 control, although it is comparable to the speed command value in a steady state, an offset occurs temporarily when the speed rises, so there is a problem that smooth target response characteristics cannot be obtained, and overshoot occurs. There is a problem that occurs.
本発明の目的は、ねじり振動性負荷を駆動する電動機の
速度制御において、振動抑制制御により系の安定化を図
るとともに、速度の応答性に関し振動抑制制御の影響を
受けずに高速な制御特性を得ることができる電動機の制
御方法および制御装置を提供することにある。The purpose of the present invention is to stabilize the system through vibration suppression control in the speed control of an electric motor that drives a torsionally vibrating load, and to achieve high-speed control characteristics in terms of speed response without being affected by vibration suppression control. An object of the present invention is to provide a control method and a control device for an electric motor that can be obtained.
上記目的を達成するため、本発明の制御方法は、制御対
象電動機の速度検出値と速度指令値の偏差を少なくとも
積分処理して、その偏差を零にするトルク指令値を生成
し、このトルク指令値に基づいて前記電動機のトルクを
制御する電動機の制御方法において、前記速度検出値に
含まれる振動成分を打ち消す振動抑制トルク指令値を生
成し、この振動抑制トルク指令値により前記電動機のト
ルク指令値咎補正するとともに、目標速度応答特性を表
す伝達関数の比例値と微分値の少なくとも一方に前記速
度指令値を乗じ、この乗じて得られる値の加算値に基づ
いて前記電動機のトルク指令値を補正することを特徴と
する。In order to achieve the above object, the control method of the present invention performs at least an integral process on the deviation between the detected speed value and the speed command value of the motor to be controlled, generates a torque command value that makes the deviation zero, and generates a torque command value that makes the deviation zero. In the motor control method for controlling the torque of the electric motor based on the detected speed value, a vibration suppression torque command value that cancels a vibration component included in the detected speed value is generated, and the vibration suppression torque command value is used to control the torque command value of the electric motor. At the same time, at least one of a proportional value and a differential value of a transfer function representing the target speed response characteristic is multiplied by the speed command value, and the torque command value of the electric motor is corrected based on the added value of the multiplied value. It is characterized by
また、本発明の制御装置は、制御対象電動機の速度検出
値と速度指令値の偏差を入力し、その偏差を零にすべく
少なくとも積分処理を含む制御処理によりトルク指令値
を生成する速度制御回路と、この速度制御回路から出力
されるトルク指令値に基づいて前記電動機の発生トルク
を制御するトルク制御回路とを含んでなる電動機の制御
装置において、前記速度検出値に含まれる振動成分を打
ち消す振動抑制トルク指令値を生成して前記電動機のト
ルク指令値を補正する振動抑制回路と、前記速度指令値
を入力し、この速度指令値と目標速度応答特性を表す伝
達関数の比例値と微分値の少なくとも一方とを乗じ、こ
の乗じて得られる値の加算値に基づいて補償トルク指令
値を生成して、前記電動機のトルク指令値を補正する補
償回路とを設けたことを特徴とする。Further, the control device of the present invention includes a speed control circuit that inputs a deviation between a detected speed value and a speed command value of a motor to be controlled, and generates a torque command value through control processing including at least integral processing in order to reduce the deviation to zero. and a torque control circuit that controls the generated torque of the electric motor based on the torque command value output from the speed control circuit, the vibration canceling out the vibration component included in the detected speed value. a vibration suppression circuit that generates a suppression torque command value to correct the torque command value of the electric motor; The present invention is characterized by further comprising a compensation circuit that corrects the torque command value of the electric motor by multiplying by at least one of the two, and generating a compensation torque command value based on the added value of the multiplied values.
また、振動抑制回路は、比例要素と微分要素の少なくと
も一方の要素を有し、その要素に前記検出速度を入力し
てその出力を加算して振動抑制トルク指令値を生成し、
この振動抑制トルク指令値により前記電動機のトルク指
令値を補正するものとするのが望ましい。Further, the vibration suppression circuit has at least one of a proportional element and a differential element, and inputs the detected speed to the element and adds the output thereof to generate a vibration suppression torque command value,
It is desirable that the torque command value of the electric motor is corrected using this vibration suppression torque command value.
また、前記補償回路は、目標速度応答特性の微分値を伝
達関数とする第１の要素と、目標速度応答特性を伝達関
数とする第２の要素との少なくとも一方の要素を有し、
その要素に前記速度指令を入力して補償トルク指令値を
生成し、その補償トルク指令値または加算値に基づいて
前記電動機のトルク指令値を補正するものとするのが望
ましい。Further, the compensation circuit has at least one of a first element whose transfer function is a differential value of the target speed response characteristic and a second element whose transfer function is the target speed response characteristic,
Preferably, the speed command is input to the element to generate a compensation torque command value, and the torque command value of the electric motor is corrected based on the compensation torque command value or the added value.
このように構成されることから、本発明によれば、次の
作用により上記目的が達成される。With this configuration, according to the present invention, the above object is achieved through the following actions.
すなわち、振動抑制トルク指令値は、速度検出値に含ま
れる振動成分を打ち消すトルク指令値であることから、
これで電動機のトルク指令値を補正することにより、負
荷のねじり軸振動の反対１−ルクが加わることになり、
振動が抑制される９また、振動抑制回路を比例要素と微
分要素の少なくとも一方の要素を有して構成したものに
よれば、速度検出値から電動機の発生トルクに至る伝達
関数を考慮して、振動抑制に適した比例ゲインまたは微
分ゲインを決定する。That is, since the vibration suppression torque command value is a torque command value that cancels the vibration component included in the detected speed value,
By correcting the torque command value of the electric motor, a 1 - torque opposite to the torsional shaft vibration of the load is applied.
Further, according to the vibration suppression circuit configured to include at least one of a proportional element and a differential element, in consideration of the transfer function from the detected speed value to the torque generated by the electric motor, Determine the appropriate proportional or differential gain for vibration suppression.
一方、目標速度応答特性を表す伝達関数の比例値に速度
指令値を乗じ、この乗して得られる値に基づいて前記電
動機のトルク指令値を補正することにより、速度制御系
の積分処理、および振動抑制制御系の処理によるオフセ
ットとオーバシュートが打ち消される。また、目標速度
応答特性を表す伝達関数の微分値に速度指令値を乗じ、
この乗じて得られる値に基づいて前記電動機のトルク指
令値を補正することにより、速度制御系の積分処理によ
り遅れるトルクパターンを補償して所望の加速トルクを
与えることができ、目標の速度応答が得られる。なお、
この補償系は、速度指令に基づいて作動するため、制御
系の内部状態を変えることがないので、上記振動抑制効
果も最適に保持できる。On the other hand, by multiplying the proportional value of the transfer function representing the target speed response characteristic by the speed command value, and correcting the torque command value of the electric motor based on the value obtained by multiplying, the integral processing of the speed control system, Offset and overshoot caused by vibration suppression control system processing are canceled. Also, by multiplying the differential value of the transfer function representing the target speed response characteristic by the speed command value,
By correcting the torque command value of the electric motor based on the value obtained by this multiplication, it is possible to compensate for the torque pattern delayed by the integral processing of the speed control system and provide the desired acceleration torque, thereby achieving the target speed response. can get. In addition,
Since this compensation system operates based on the speed command, it does not change the internal state of the control system, so that the vibration suppression effect described above can also be optimally maintained.
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図に、本発明の一実施例の電動機制御装置が適用さ
れた電動機制御システムの主要部を、機能ブロック図で
示す。図示のように、速度制御回路１は入力される速度
指令ωＲと電動機の速度検出値ωＮの偏差を零にするよ
うに、電動機が発生すべきトルクを計算して、基本トル
ク指令τＲ３を出力する。この基本トルク指令τＲ５に
対し、振動抑制回路１１と、補償回路１２からそれぞれ
出方される振動抑制トルク指令τＲＣと補償トルク指令
τＲＦとが、加算回路２と３において、それぞれ加算さ
れて最終的なトルク指令τＲとされる。このトルク指令
τＲに基づいてトルク制御回路４は、インバータ５を介
して電動機６の電動機電流を制御することによって、電
動機の発生トルクτＨを制御する。この電動機６には低
剛性のねしり要素７を有する軸を介して、圧延機やロボ
ッ°トアーム等の負荷８が連結されている。一方、電動
機６の速度ωＨ′は速度検出器９により検出され、速度
検出回路１０で処理された速度検出値ωＨが前記速度制
御回路１と振動抑制回路１１に入力される。FIG. 1 is a functional block diagram showing the main parts of a motor control system to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in the figure, the speed control circuit 1 calculates the torque that the motor should generate and outputs the basic torque command τR3 so that the deviation between the input speed command ωR and the motor speed detection value ωN becomes zero. . To this basic torque command τR5, the vibration suppression torque command τRC and the compensation torque command τRF outputted from the vibration suppression circuit 11 and the compensation circuit 12, respectively, are added in addition circuits 2 and 3 to obtain the final value. The torque command is set as τR. Based on this torque command τR, the torque control circuit 4 controls the motor current of the electric motor 6 via the inverter 5, thereby controlling the generated torque τH of the electric motor. A load 8 such as a rolling mill or a robot arm is connected to the electric motor 6 via a shaft having a helical element 7 of low rigidity. On the other hand, the speed ωH' of the electric motor 6 is detected by the speed detector 9, and the detected speed value ωH processed by the speed detection circuit 10 is input to the speed control circuit 1 and the vibration suppression circuit 11.
振動抑制回路１１は入力される速度検出値ωＨに含まれ
る軸のねじり振動成分に応じた振動抑制補償トルク指令
τＲＣを算出して、前述したように基本トルク指令τｌ
（Ｓに加算する。言い換えれば、振動抑制回路１１は、
負荷８の振動を抑制するように、電動機６に逆の振動を
与える。一方、補償回路１２は入力される速度指令ωＲ
に基づいて、速度制御回路１や振動抑制回路１１のオフ
セット、オーバーシュート、応答性等を補償する補償ト
ルク指令τＲＦを算出し、前述したように、基本トルク
指令τＲ３に加算する。この補償回路１２が本発明の特
徴部である。The vibration suppression circuit 11 calculates a vibration suppression compensation torque command τRC according to the torsional vibration component of the shaft included in the input speed detection value ωH, and generates the basic torque command τl as described above.
(Added to S. In other words, the vibration suppression circuit 11 is
A reverse vibration is applied to the electric motor 6 so as to suppress the vibration of the load 8. On the other hand, the compensation circuit 12 receives an input speed command ωR.
Based on this, a compensation torque command τRF that compensates for the offset, overshoot, responsiveness, etc. of the speed control circuit 1 and the vibration suppression circuit 11 is calculated and added to the basic torque command τR3 as described above. This compensation circuit 12 is a feature of the present invention.
第２図に、第１図実施例を具体化した実施例を示して詳
しく説明する。第２図実施例は、第１図実施例をＩＰ制
御系に適用した場合のブロック線図を、ラプラス演算子
Ｓを用いて表わしたものである。なお、第１図と対応す
るブロックに同一符号を付している。各ブロックの伝達
関数はそれぞれ図中に示したとおりである。なお、速度
検出回路１０は遅れがないものとして、変換ゲインＦｎ
で表わしている。FIG. 2 shows an embodiment that embodies the embodiment shown in FIG. 1, and will be described in detail. The embodiment in FIG. 2 is a block diagram in which the embodiment in FIG. 1 is applied to an IP control system, using a Laplace operator S. Note that blocks corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals. The transfer function of each block is as shown in the figure. Note that, assuming that the speed detection circuit 10 has no delay, the conversion gain Fn
It is expressed as
ここで、問題とした振動抑制効果と速度応答限界との関
係について説明する。振動抑制効果は、速度検出値ωＨ
から発生トルクでＨに至る伝達関数を（比例十微分）要
素にすればよいことが判っているので、次式（１）で表
わせる。Here, the relationship between the vibration suppression effect and the speed response limit will be explained. The vibration suppression effect is based on the detected speed value ωH
Since it is known that the transfer function from to H with the generated torque can be made into a (proportional and sufficient differential) element, it can be expressed by the following equation (1).
＝に工’ ＋に２’ ｓ ・・・
・・ （１）また、トルク制御回路４は制御遅れの影響
が小さく、はとんどがゲインであること、さらに速度制
御回路１がＩＰ制御系であることを考えると、ブロック
Ｉ ／ ｓ １３がフィルタ作用をするので、変動周波
数が高いωＨの変動が吸収されることを加味すると、振
動補償回路１１の比例要素にユ２１と微分要素に２ｓ２
２は、上記（１）式と第２図から、次式（２）、（３）
になる。= ni ko' + ni 2' s...
(1) Also, considering that the torque control circuit 4 is less affected by control delay and is mostly a gain, and that the speed control circuit 1 is an IP control system, the block I/s 13 takes into account that fluctuations in ωH with a high fluctuation frequency are absorbed since the vibration compensation circuit 11 has a proportional element of 21 and a differential element of 2s2.
2 is the following equations (2) and (3) from the above equation (1) and Figure 2.
become.
ｋ工’ ＝Ｐ十に、 ・・・・・（
２）ｋ２′二に２ ・・・・・
・（３）ただし、ｋ□′、に２′は振動抑制効果に応じ
て決定されるゲインであり、Ｐはブロック１４のゲイン
である。k' = P 10, ・・・・・・(
2) k2'2 to 2...
(3) However, k□' and 2' are gains determined according to the vibration suppression effect, and P is the gain of the block 14.
したがって、補償回路１２が無いものとしたときの速度
応答ωＭ／ωＲは、次式（４）で表わす２次系のものと
なる。なお、式（４）では式を簡単にするためトルク制
御回路４の応答が十分に速いものとして、伝達関数を１
／ ｓに近似したものとなっている。Therefore, the speed response ωM/ωR when the compensation circuit 12 is not provided is of a quadratic system expressed by the following equation (4). Note that in equation (4), in order to simplify the equation, it is assumed that the response of the torque control circuit 4 is sufficiently fast, and the transfer function is set to 1.
/s.
（４）式より、制御特性を表わす応答性ωｎ（振動周波
数）と振動減衰定数ζはそれぞれ次式（５）％式％）
式（５）と（６）から、応答性の限界について、次のこ
とがいえる。すなわち、圧延機などのように、速度のオ
ーバシュートを数％以下にすることが要求されるシステ
ムでは、通常ζを約０．７以上に設定するが、式（６）
のＰ＋によとに２は振動抑制の条件により決まってしま
うので、ζを大きくしようとすると速度制御回路１の積
分ゲイン■を大きくできなくなる。したがって、式（５
）で表わされる応答性ω。が制限を受け、高速応答化に
限界が生しる。From equation (4), the response ωn (vibration frequency) and vibration damping constant ζ, which represent the control characteristics, are each expressed by the following equation (5)%) From equations (5) and (6), the limit of responsiveness is expressed as follows: The following can be said. That is, in systems such as rolling mills that require speed overshoot to be less than a few percent, ζ is usually set to about 0.7 or more, but Equation (6)
Since P+ and 2 are determined by the vibration suppression conditions, if you try to increase ζ, you will not be able to increase the integral gain ■ of the speed control circuit 1. Therefore, equation (5
) is the responsiveness ω. is limited, and there is a limit to high-speed response.
本発明は、上記の応答性の改善および積分要素ノｆ＝
Ｔｏ ニオ−バーシュート側に出る速度のオフセットの
問題を改善するために、補償回路１２を付加したのであ
る。ここで、補償口ＦＩ＆１２の具体的な構成と動作を
説明する。第２図に示すように、補償回路１２は速度指
令ωＲに基づいて所望の目標速度応答を達成するための
所要の補償トルク指令τＲＦのパターンを演算するもの
であり、ブロック２３〜２６を含んで構成されている。The present invention provides the above-mentioned improvement in responsiveness and integration element f=
The compensation circuit 12 was added in order to improve the problem of offset in the speed output to the overshoot side. Here, the specific configuration and operation of the compensation port FI&12 will be explained. As shown in FIG. 2, the compensation circuit 12 calculates a pattern of the compensation torque command τRF required to achieve a desired target speed response based on the speed command ωR, and includes blocks 23 to 26. It is configured.
いま、目標とする速度応答性を１次遅れ系で模擬すると
し、その応答性をωｃ（しゃ断固波数）で表わすと、補
償回路１２の伝達関数ＧＦ（Ｓ）は次式で表わされる。Now, assuming that the target speed response is simulated by a first-order lag system, and the response is expressed by ωc (interruption wave number), the transfer function GF(S) of the compensation circuit 12 is expressed by the following equation.
１＋ ｓｌ＋ ｓ
ω Ｃω に
の補償回路１２の動作と各定数ｋ Ｆｏ、 ｋＦ２の設
定法について、第３図と第４図を参照して説明する。第
３図は、第２図のブロック図において制御対象を１ ／
ｓと近似し、微分補償定数に２を○″としたときの等
価変換ブロック線図であり、第４図は速度のステップ応
答時の各部の波形を示している、ブロック３０は、速度
指令ωＢのステップ変化に合わせて高速応答させるため
、第４図（ｃ）に示す波形の加速トルクパターンτＦ、
を生成して出力する。これによって、電動機速度が補償
されて目標の応答性が得られる。なお、このときの検出
速度ωＨがロック２９を介してフィードバックされ、基
本トルク指令でＲＳ’から振動抑制等を含む補償トルク
指令τＲｅ’が減算されるため、速度応答に一時的にオ
フセットが発生するが、ブロック１３の積分時定数にし
たがって回復してゆく。一方、ブロック３１は上記フィ
ードバンクされるトルク指令τＲＣ’ を打消してオ
フセントを除去するとともに、ブロック１３の積分によ
りωＨとωＲとの差が積分（第４図（ａ）の斜線部）さ
れることによるオーバシュートの発生を未然に防ぐ機能
をもち、第４図（ｃ）に示すパターンの補償トルク指令
τＦ２を生成して出力する。ここで、ゲインｋＦ２の設
定法について説明する。定常状態における各要素の出力
状態と、その関係は、次式％式％
（１］）
ここで、ブロック３０の出力τＦユは定常状態でＬＬ
Ｑ ７＋であること、またτＲ８’は目標応答ω２と積
分ゲインエが決まれば計算できる（第４図斜線部）こと
を考慮すると、オーバシュートをｔｒ Ｏｕとするため
には次式（１２）が成り立ち、ｋＦ２は（１３）式で求
まるわ
ωＲ（ｋｒ２＋ Ｉ ｆ″′（ωＲ−ωＨ）ｄ（ｔ）−
（Ｐ＋にユ）０■
＝ωＲ（ｋｒ２＋−−（Ｐ＋に□））二〇 ・・・・・
・（１２）ωｃ
■
ｋｐ２＝ （Ｐ＋に□）−一 ・・・・
・・（１３）ωｃ
また、ゲインｋＦ、を変えることによって、オーバシュ
ート量を操作することができる。例えば、オーバーシュ
ート量を０〜２０％とし、イナーシャ等のパラメータ変
動を±２０％程度と仮定すると、ｋｒ２の範囲は次式（
１４）となる。The operation of the compensation circuit 12 for 1+sl+sωCω and the setting method of each constant kFo, kF2 will be explained with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows the control target in the block diagram of FIG.
This is an equivalent conversion block diagram when the differential compensation constant is approximated to s and 2 is set as ○'', and FIG. 4 shows the waveforms of various parts during the step response of the speed. In order to achieve a high-speed response in accordance with the step change of
Generate and output. This compensates the motor speed to achieve the target responsiveness. Note that the detected speed ωH at this time is fed back via the lock 29, and the compensation torque command τRe', which includes vibration suppression, etc., is subtracted from the basic torque command RS', so a temporary offset occurs in the speed response. is recovered according to the integral time constant of block 13. On the other hand, block 31 cancels the feedbanked torque command τRC' to remove the offset, and the difference between ωH and ωR is integrated by the integration of block 13 (the shaded part in FIG. 4(a)). It has a function of preventing the occurrence of overshoot due to this, and generates and outputs a compensation torque command τF2 having a pattern shown in FIG. 4(c). Here, a method of setting the gain kF2 will be explained. The output state of each element in a steady state and the relationship thereof are expressed by the following formula (1). Here, the output τF of the block 30 is LL in a steady state.
Considering that Q7+ and that τR8' can be calculated once the target response ω2 and integral gain are determined (shaded area in Figure 4), the following equation (12) holds true in order to set the overshoot to tr Ou. , kF2 can be found using equation (13) ωR(kr2+ I f'''(ωR-ωH) d(t)-
(Yu to P+) 0 ■ = ωR (kr2+--(□ to P+)) 20...
・(12) ωc ■ kp2= (P+□)−1 ・・・・
...(13) ωc Also, by changing the gain kF, the amount of overshoot can be manipulated. For example, assuming that the overshoot amount is 0 to 20% and the fluctuation of parameters such as inertia is about ±20%, the range of kr2 is calculated by the following formula (
14).
（Ｐ＋によ−−）０．８≦ｋＦ２
■
≦（Ｐ＋に□−−□）１．５ ・・・・・・（
１４）上述したように、本実施例によれば、振動抑制制
御により系の安定化を図ることができることに加え、こ
の振動抑制制御の影響を受けずに速度応答性を高速化す
ることができるという効果がある。(by P+) 0.8≦kF2 ■ ≦ (by P+ □--□) 1.5 ・・・・・・(
14) As described above, according to this embodiment, in addition to being able to stabilize the system through vibration suppression control, it is also possible to increase the speed response without being affected by this vibration suppression control. There is an effect.
この効果について、第５図に上記実施例を用いて行なっ
たステップ速度応答のシミュレーション結果を示す。な
お、機械系の共振周波数は約２０８２、トルク制御系の
応答は約２５０ｒａｄ／ ｓとした。また、比較のため
、第６図に補償回路１２を取り外した場合のステップ応
答を示す。これによれば、軸振動を抑制できるが、オー
バシュートが発生している。また、第７図は振動抑制回
路１１と補償回路１２の両方とも取り外した従来技術に
よるステップ応答である。図から判るように、２０Ｈｚ
の軸振動を起しているうえに、オーバシュートをも生じ
ている。Regarding this effect, FIG. 5 shows the results of a simulation of step velocity response performed using the above embodiment. The resonance frequency of the mechanical system was approximately 2082, and the response of the torque control system was approximately 250 rad/s. For comparison, FIG. 6 shows the step response when the compensation circuit 12 is removed. According to this, shaft vibration can be suppressed, but overshoot occurs. Further, FIG. 7 shows a step response according to the prior art in which both the vibration suppression circuit 11 and the compensation circuit 12 are removed. As you can see from the figure, 20Hz
In addition to causing shaft vibration, overshoot is also occurring.
第８図と第９図に、補償回路１２の変形例を示す。FIGS. 8 and 9 show modified examples of the compensation circuit 12.
第８図は、補償回路１２のＧＦ（Ｓ）において、速度応
答特性とその微分の両出力を、速度指令と速応答出力と
の差分て構成した場合の一実施例である。ここで、ブロ
ック３２は、目標の速度応答性を示す伝達関数Ｇω（ｓ
）を有する。いま、Ｇω（ｓ）を次のように１次遅れで
表わすと、τＦよ、τＦ２は次式となる。FIG. 8 shows an embodiment in which, in GF(S) of the compensation circuit 12, both outputs of the speed response characteristic and its derivative are configured as the difference between the speed command and the speed response output. Here, the block 32 is a transfer function Gω(s
). Now, when Gω(s) is expressed as a first-order lag as shown below, τF and τF2 become the following equations.
ω Ｃ
（１６） 、 （１７）式より、第３図のブロック３０
゜３１と同一の作用となることが分る。したがって、こ
のような構成でも速度応答特性τＦ２、及び、その微分
値τＦ□を得ることができる。From equations ω C (16) and (17), block 30 in Fig. 3
It can be seen that the effect is the same as that of ゜31. Therefore, even with such a configuration, the speed response characteristic τF2 and its differential value τF□ can be obtained.
第９図は、補償回路１２のＧＦ（Ｓ）を、速度制御回路
のモデル３４と電動機モデル３５を用いて構成した場合
の一実施例である。第８図の構成と同様にブロック３４
と３５の伝達関数を次式のように設定すれば、目標の速
度応答特性τＦ２とその微分値τＦ、が得られる。FIG. 9 shows an example in which the GF(S) of the compensation circuit 12 is constructed using a speed control circuit model 34 and an electric motor model 35. Block 34 similar to the configuration in FIG.
By setting the transfer function of
速度制御回路モデルＬ （ｓ）＝ωｃ・・・（１８）電
動機モデル＝１
・・・・・ （１９）
なお、第２図の実施例ではＩＰ制御系について説明した
が、ＰＩ制御系、あるいは速度制御のマイナーループに
速度モデルを備えた制御系（ＭＲＡＣ５）においても、
ＩＰ制御の場合と同様の設計手法で適用できる。さらに
、目標の速度応答特性は１次遅れ系を例に説明している
が、特にＰＩ制御系への適用では、次のように２次遅れ
系で設計するとよりオーバシュートの少ない制御特性が
得られる。Speed control circuit model L (s) = ωc (18) Motor model = 1 (19) In the embodiment shown in Fig. 2, the IP control system was explained, but the PI control system or Even in a control system (MRAC5) equipped with a speed model in the minor loop of speed control,
It can be applied using the same design method as in the case of IP control. Furthermore, although the target speed response characteristics are explained using a first-order lag system as an example, especially when applied to a PI control system, control characteristics with less overshoot can be obtained by designing a second-order lag system as shown below. It will be done.
上述したように、各実施例によれば、低剛性の振動的な
負荷を恥動する場合でも、軸振動抑制制御に対して最適
にゲイン設計をして振動を抑制できる効果があると同時
に、速度応答に関してもオーバシュート、オフセットな
く高速な速度応答が可能となる。As described above, each of the embodiments has the effect of suppressing vibration by optimally designing the gain for shaft vibration suppression control even when a low-rigidity vibratory load is being applied. As for speed response, it is possible to achieve high-speed speed response without overshoot or offset.
なお、上記各実施例では直流機を例に適用しているが、
交流機においても、ベクトル制御を用いれば直流機と同
じように制御できることは周知のとおりであり、電動機
の発生トルクはトルク電流指令１９本に比例して制御で
きるため、補償回路ＧＦ（Ｓ）の出力を１９本に加えれ
ばよく、本発明を交流機にも適用できることは明らかで
ある。In addition, in each of the above embodiments, a DC machine is applied as an example, but
It is well known that AC machines can be controlled in the same way as DC machines by using vector control, and since the torque generated by the motor can be controlled in proportion to the 19 torque current commands, the compensation circuit GF(S) It is clear that the present invention can also be applied to an alternating current machine, since the output can be added to the 19 outputs.
本発明によれば、電動機と負荷が振動的な特性を持つ場
合でも、振動を抑制し安定な制御が行なえると同時に、
速度指令の応答性についても、オーバシュート、オフセ
ットがなくなり高速で安定な制御が可能となる。According to the present invention, even if the electric motor and load have vibrational characteristics, vibration can be suppressed and stable control can be performed.
Regarding the responsiveness of speed commands, overshoot and offset are eliminated, allowing high-speed and stable control.
第１図は本発明の一実施例の基本構成図、第２図は第１
図実施例の詳細な一実施例のブロック線図、第３図は第
２図の等価ブロック線図、第４図は各部の動作波形図、
第５図は本発明の詳細な説明するためのシミュレーショ
ンによるステップ速度応答線図、第６図と第７図は比較
のための従来法等によるステップ速度応答線図、第８図
と第９図は補償回路の変形例を示すブロック線図である
。
１・・・速度制御回路、
４・・・トルク制御回路、
６・・・電動機、
８・・・負荷、
１０・・・速度検出回路、
１１・・・振動抑制回路、
１２・・・補償回路。Fig. 1 is a basic configuration diagram of an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a basic configuration diagram of an embodiment of the present invention.
3 is an equivalent block diagram of FIG. 2, FIG. 4 is an operation waveform diagram of each part,
Fig. 5 is a step velocity response diagram obtained by simulation to explain the present invention in detail, Figs. 6 and 7 are step velocity response diagrams obtained by conventional methods etc. for comparison, and Figs. 8 and 9. 2 is a block diagram showing a modification of the compensation circuit. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Speed control circuit, 4... Torque control circuit, 6... Electric motor, 8... Load, 10... Speed detection circuit, 11... Vibration suppression circuit, 12... Compensation circuit .
Claims (1)
少なくとも積分処理して、その偏差を零にするトルク指
令値を生成し、このトルク指令値に基づいて前記電動機
のトルクを制御する電動機の制御方法において、前記速
度検出値に含まれる振動成分を打ち消す振動抑制トルク
指令値を生成し、この振動抑制トルク指令値により前記
電動機のトルク指令値を補正するとともに、目標速度応
答特性を表す伝達関数の比例値と微分値の少なくとも一
方に前記速度指令値を乗じ、この乗じて得られる値の加
算値に基づいて前記電動機のトルク指令値を補正するこ
とを特徴とする電動機の制御方法。 ２、制御対象電動機の速度検出値と速度指令値の偏差を
少なくとも積分処理して、その偏差を零にするトルク指
令値を生成し、このトルク指令値に基づいて前記電動機
のトルクを制御する電動機の制御方法において、前記速
度検出値に含まれる振動成分を打ち消す振動抑制トルク
指令値を生成し、この振動抑制トルク指令値により前記
電動機のトルク指令値を補正するとともに、前記積分処
理による応答遅れと、前記振動抑制トルク指令値のトル
ク補正により生ずる速度のオフセットおよび前記積分処
理によるオーバシュートとのいずれか一方を補償すべく
、前記電動機のトルク指令値を補正することを特徴とす
る電動機の制御方法。 ３、制御対象電動機の速度検出値と速度指令値の偏差を
入力し、その偏差を零にすべく少なくとも積分処理を含
む制御処理によりトルク指令値を生成する速度制御回路
と、 この速度制御回路から出力されるトルク指令値に基づい
て前記電動機の発生トルクを制御するトルク制御回路と
を含んでなる電動機の制御装置において、 前記速度検出値に含まれる振動成分を打ち消す振動抑制
トルク指令値を生成して前記電動機のトルク指令値を補
正する振動抑制回路と、前記速度指令値を入力し、この
速度指令値と目標速度応答特性を表す伝達関数の比例値
と微分値の少なくとも一方とを乗じ、この乗じて得られ
る値の加算値に基づいて補償トルク指令値を生成して、
前記電動機のトルク指令値を補正する補償回路とを設け
たことを特徴とする電動機の制御装置。 ４、制御対象電動機の速度検出値と速度指令値の偏差を
入力し、その偏差を零にすべく少なくとも積分処理を含
む制御処理によりトルク指令値を生成する速度制御回路
と、 この速度制御回路から出力されるトルク指令値に基づい
て前記電動機の発生トルクを制御するトルク制御回路と
を含んでなる電動機の制御装置において、 比例要素と微分要素の少なくとも一方の要素を有し、そ
の要素に前記検出速度を入力してその出力を加算して振
動抑制トルク指令値を生成し、この振動抑制トルク指令
値により前記電動機のトルク指令値を補正する振動抑制
回路と、目標速度応答特性の微分値を伝達関数とする第
１の要素と、目標速度応答特性を伝達関数とする第２の
要素との少なくとも一方の要素を有し、その要素に前記
速度指令を入力して補償トルク指令値を生成し、その補
償トルク指令値または加算値に基づいて前記電動機のト
ルク指令値を補正する補償回路とを設けたことを特徴と
する電動機の制御装置。 ５、前記速度制御回路が、積分比例制御と、比例積分制
御と、マイナーループに速度モデルを備えた制御系との
いずれか１つ出あることを特徴とする請求項３、４のい
ずれかに記載の電動機の制御装置。 ６、制御対象電動機の速度検出値と速度指令値の偏差を
積分する積分要素と、前記検出速度に比例ゲインを乗す
る比例要素とを有し、積分要素の出力から比例要素の出
力を減算して、トルク指令値を生成する速度制御回路と
、 この速度制御回路から出力されるトルク指令値に基づい
て前記電動機の発生トルクを制御するトルク制御回路と
を含んでなる電動機の制御装置において、 比例要素と微分要素の少なくとも一方の要素を有し、そ
の要素に前記検出速度を入力してその出力を加算して振
動抑制トルク指令値を生成し、この振動抑制トルク指令
値により前記電動機のトルク指令値を補正する振動抑制
回路と、目標速度応答特性の微分値を伝達関数とする第
１の要素と、目標速度応答特性を伝達関数とする第２の
要素との少なくとも一方の要素を有し、その要素に前記
速度指令を入力して補償トルク指令値を生成し、その補
償トルク指令値または加算値に基づいて前記電動機のト
ルク指令値を補正する補償回路とを設けたことを特徴と
する電動機の制御装置。 ７、前記目標速度応答の遮断周波数をω＿ｃとし、前記
速度制御回路の積分ゲインをＩ、比例ゲインをＰとし、
前記振動抑制回路の比例ゲインをｋ＿１としたとき、前
記補償回路の第２の要素のゲインｋＦ＿２を、 ［ｋ＿１＋Ｐ−（Ｉ／ω＿ｃ）］０．８≦ｋＦ＿２≦［
ｋ＿１＋Ｐ−（Ｉ／ω＿ｃ）］１．５ とすることを特徴とする請求項６に記載の電動機の制御
装置。 ８、圧延機やロボットなどの低剛性な機械負荷を駆動す
る電動機と、 この電動機の速度検出値と速度指令値の偏差を入力し、
その偏差を零にすべく少なくとも積分処理を含む制御処
理によりトルク指令値を生成する速度制御回路と、 この速度制御回路から出力されるトルク指令値に基づい
て前記電動機の発生トルクを制御するトルク制御回路と
を含んでなる電動機制御システムにおいて、 比例要素と微分要素の少なくとも一方の要素を有し、そ
の要素に前記検出速度を入力してその出力を加算して振
動抑制トルク指令値を生成し、この振動抑制トルク指令
値により前記電動機のトルク指令値を補正する振動抑制
回路と、目標速度応答特性の微分値を伝達関数とする第
１の要素と、目標速度応答特性を伝達関数とする第２の
要素との少なくとも一方の要素を有し、その要素に前記
速度指令を入力して補償トルク指令値を生成し、その補
償トルク指令値または加算値に基づいて前記電動機のト
ルク指令値を補正する補償回路とを設けたことを特徴と
する電動機の制御システム。[Claims] 1. At least integrate the deviation between the detected speed value and the speed command value of the motor to be controlled to generate a torque command value that makes the deviation zero, and control the motor based on this torque command value. In a control method for an electric motor that controls the torque of a motor, a vibration suppression torque command value that cancels a vibration component included in the detected speed value is generated, the torque command value of the electric motor is corrected by this vibration suppression torque command value, and a target The present invention is characterized in that at least one of a proportional value and a differential value of a transfer function representing a speed response characteristic is multiplied by the speed command value, and the torque command value of the electric motor is corrected based on an added value of the multiplied values. How to control an electric motor. 2. An electric motor that performs at least an integral process on the deviation between the detected speed value and the speed command value of the motor to be controlled, generates a torque command value that makes the deviation zero, and controls the torque of the electric motor based on this torque command value. In the control method, a vibration suppression torque command value is generated to cancel the vibration component included in the speed detection value, and the torque command value of the electric motor is corrected by the vibration suppression torque command value, and the response delay due to the integral processing is corrected. , a method for controlling an electric motor, comprising correcting the torque command value of the electric motor in order to compensate for either a speed offset caused by torque correction of the vibration suppression torque command value or an overshoot caused by the integral processing. . 3. A speed control circuit that inputs the deviation between the detected speed value and the speed command value of the motor to be controlled, and generates a torque command value through control processing including at least integral processing in order to reduce the deviation to zero; and from this speed control circuit. A motor control device comprising: a torque control circuit that controls the torque generated by the motor based on the output torque command value; a vibration suppression circuit that corrects the torque command value of the electric motor; Generate a compensation torque command value based on the added value of the multiplied values,
A control device for an electric motor, comprising: a compensation circuit for correcting a torque command value of the electric motor. 4. A speed control circuit that inputs the deviation between the detected speed value and the speed command value of the motor to be controlled, and generates a torque command value through control processing including at least integral processing in order to reduce the deviation to zero; and from this speed control circuit. A motor control device comprising: a torque control circuit that controls the torque generated by the motor based on an output torque command value; A vibration suppression circuit that inputs the speed and adds the outputs to generate a vibration suppression torque command value, and corrects the torque command value of the electric motor using the vibration suppression torque command value, and transmits the differential value of the target speed response characteristic. It has at least one element of a first element that is a function and a second element that is a transfer function of the target speed response characteristic, and inputs the speed command to the element to generate a compensation torque command value, A control device for an electric motor, comprising: a compensation circuit that corrects a torque command value of the electric motor based on the compensation torque command value or the added value. 5. According to any one of claims 3 and 4, wherein the speed control circuit has one of an integral-proportional control, a proportional-integral control, and a control system including a speed model in a minor loop. A control device for the electric motor described above. 6. It has an integral element that integrates the deviation between the detected speed value and the speed command value of the motor to be controlled, and a proportional element that multiplies the detected speed by a proportional gain, and subtracts the output of the proportional element from the output of the integral element. In a control device for an electric motor, the control device includes a speed control circuit that generates a torque command value, and a torque control circuit that controls the generated torque of the electric motor based on the torque command value output from the speed control circuit. It has at least one of an element and a differential element, the detected speed is input to the element and the output is added to generate a vibration suppression torque command value, and the vibration suppression torque command value is used to generate the torque command of the electric motor. a vibration suppression circuit that corrects the value; a first element whose transfer function is a differential value of the target speed response characteristic; and a second element whose transfer function is the target speed response characteristic; An electric motor characterized in that it is provided with a compensation circuit that inputs the speed command into the element to generate a compensation torque command value, and corrects the torque command value of the electric motor based on the compensation torque command value or the added value. control device. 7. The cutoff frequency of the target speed response is ω_c, the integral gain of the speed control circuit is I, and the proportional gain is P,
When the proportional gain of the vibration suppression circuit is k_1, the gain kF_2 of the second element of the compensation circuit is [k_1+P-(I/ω_c)]0.8≦kF_2≦[
The electric motor control device according to claim 6, characterized in that: k_1+P-(I/ω_c)]1.5. 8. Enter the motor that drives a low-rigidity mechanical load such as a rolling mill or robot, and the deviation between the speed detection value and speed command value of this motor.
a speed control circuit that generates a torque command value through a control process that includes at least integral processing to make the deviation zero; and a torque control circuit that controls the torque generated by the electric motor based on the torque command value output from the speed control circuit. a motor control system comprising at least one of a proportional element and a differential element, the detected speed is input to the element and the output thereof is added to generate a vibration suppression torque command value; a vibration suppression circuit that corrects the torque command value of the electric motor based on the vibration suppression torque command value; a first element whose transfer function is a differential value of the target speed response characteristic; and a second element whose transfer function is the target speed response characteristic. the speed command is input to the element to generate a compensation torque command value, and the torque command value of the electric motor is corrected based on the compensation torque command value or the added value. A control system for an electric motor, comprising a compensation circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2260000A JPH04140086A (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Method and device for controlling motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2260000A JPH04140086A (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Method and device for controlling motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04140086A true JPH04140086A (en) | 1992-05-14 |
Family
ID=17341906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2260000A Pending JPH04140086A (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Method and device for controlling motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04140086A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004036730A1 (en) * | 2002-10-21 | 2004-04-29 | Sanyo Denki Co.,Ltd. | Position controller of motor |
| CN100456193C (en) * | 2003-03-17 | 2009-01-28 | 山洋电气株式会社 | Motor control device |
-
1990
- 1990-09-28 JP JP2260000A patent/JPH04140086A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004036730A1 (en) * | 2002-10-21 | 2004-04-29 | Sanyo Denki Co.,Ltd. | Position controller of motor |
| US7224141B2 (en) | 2002-10-21 | 2007-05-29 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Position controller of motor |
| CN100456193C (en) * | 2003-03-17 | 2009-01-28 | 山洋电气株式会社 | Motor control device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3084928B2 (en) | Motor position control device | |
| US9164005B2 (en) | Dynamometer system | |
| JP3227000B2 (en) | Motor speed control device | |
| US10985684B2 (en) | Motor control device | |
| JP6604157B2 (en) | Resonance suppression controller in multi-inertia resonance system | |
| JP3900219B2 (en) | Electric motor speed control device and gain setting method for the same | |
| JP4419625B2 (en) | Vehicle damping control device and vehicle damping control method | |
| JP3274070B2 (en) | Motor control method and motor control device | |
| JPH07298667A (en) | Motor control equipment | |
| JP2011257205A (en) | Axial torque controller for dynamometer system | |
| JP2004005469A (en) | Control method and control device for electric motor | |
| US11415948B2 (en) | Device for controlling electric motor | |
| JPH04140086A (en) | Method and device for controlling motor | |
| JP4452367B2 (en) | Position control device | |
| JPH10295092A (en) | Speed controller of motor | |
| JP3360935B2 (en) | Machine resonance detection device and vibration suppression control device in motor control system | |
| JP3856215B2 (en) | Speed control device | |
| JPS594954B2 (en) | Mechanical drive system shaft torsional vibration control device | |
| JP3229926B2 (en) | Motor position control device | |
| JP3303566B2 (en) | Vibration suppression device of two inertia resonance system by resonance ratio control | |
| JP3307564B2 (en) | Drive control device for servo system | |
| JPH10323071A (en) | Coefficient determining method for secondary serial compensator for two-inertia resonance system velocity control | |
| JPH07177778A (en) | Motor controller | |
| WO2021157178A1 (en) | Motor control device | |
| JPH04229022A (en) | Power system controller |