JPH0522974A - 電動機の速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、加減速時に常に電動機の実速度が
速度基準と一致するようにメカニカルロストルク補償お
よび加減速トルク補償を行い、加減速時での電動機の速
度の追従性を十分に高めることにある。 【構成】 速度基準と電動機の実速度との偏差を受けて
速度制御増幅器から出力されるトルク基準を用いて前記
電動機のトルクを制御する電動機の速度制御装置におい
て、速度基準Ｗｓを可変しながら前記速度制御増幅器６
の出力からメカニカルロストルクを測定するメカロスト
ルク発生手段１１と、速度基準Ｗｓの変化率を取り込ん
で加減速トルク倍数Ｋを求める加減速トルク測定手段１
２と、前記電動機２の速度制御時、速度基準に対するメ
カニカルロストルクＴ_M と当該速度基準の変化率Ｓに前
記倍数Ｋを乗算して得られる加減速トルクＴａとを前記
トルク基準Ｔに付加して電動機のトルクを制御する加減
速補償手段とを備えた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加減速時における電動機
の加減速補償機能を改良した電動機の速度制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の電動機の速度制御装置では、図
２に示すように機械負荷１を駆動する電動機２の回転速
度（以下、実速度と呼ぶ）に基づいてフィードバック制
御を実行するフィーバック制御系３と、速度基準の加減
速時に加減速トルクを補償する加減速補償系４とからな
っている。そのうち、フィーバック制御系３では、電動
機２の実速度を検出する速度検出器５、負荷トルクを求
める速度制御増幅器６、トルク制御増幅器７および電力
変換装置８等によって構成され、一方、加減速補償系４
は、速度基準の変化率から加速度を求める微分手段９お
よびこの微分手段９からの加速度に機械負荷１および電
動機２の合計慣性モーメントを乗算して加減速トルクを
求める乗算手段１０によって構成され、この乗算手段１
０によって求めた加減速トルクを前記速度制御増幅器６
の出力である負荷トルクに付加してトルク基準を求めた
後、前記トルク制御増幅器７に導入する構成となってい
る。

【０００３】従って、以上のような構成によれば、速度
基準Ｗｓと速度検出器５で検出された実速度Ｗｐとの偏
差を受けて速度制御増幅器６が比例・積分演算を行って
負荷トルクＴ_L を求めた後、トルク制御増幅器７に対し
てトルク基準Ｔとして導入する。

【０００４】一方、加減速補償系４では、微分手段９が
速度基準Ｗｓの微分すなわち加速度Ｓ＝ｄＷｓ／ｄｔを
求めた後、この加速度ｄＷｓ／ｄｔを乗算手段１０に送
出する。この乗算手段１０では、微分手段９からの加速
度に機械負荷１および電動機２の合計慣性モーメントＪ
を乗算して加減速トルクＴａ＝Ｊ・ｄＷｓ／ｄｔを得た
後、この加減速トルクＴａを前記速度制御増幅器６から
の負荷トルクＴ_L に加えることによりトルク基準Ｔを求
めてトルク制御増幅器７に供給する。ここで、トルク制
御増幅器７はトルク基準Ｔに基づいて電力変換装置８を
介して電動機２の発生トルクを制御する。

【０００５】従って、この速度制御装置は、負荷トルク
ＴＬ分が予め加減速補償を行っていないので、加減速中
に速度基準Ｗｓと実速度Ｗｐとの間に僅かの偏差が生ず
る原因となり、その結果、速度制御増幅器６からは負荷
トルクＴＬが出力する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、以上のような
電動機の速度制御装置では、速度制御増幅器６から負荷
トルクＴＬが出力されるが、この負荷トルクＴＬの出力
要因としては、図３に示すように機械負荷１および電動
機２の機械損トルク（以下、メカニカルロストルクと呼
ぶ）の他、実際の機械負荷１および電動機２の慣性モー
メントＧＤ₂ が設計値と異なることによる加減速トルク
補償の誤差分トルク、機械負荷１に突発的に発生する負
荷変動，いわゆる外乱分のトルクなどが上げられる。

【０００７】しかし、加減速トルク補償の誤差分トルク
や機械負荷１のメカニカルロストルクが出力することは
その分だけ速度基準と実速度との間に偏差が生ずる原因
となり、加減速時での電動機２の回転速度の追従性から
考えたとき、無視できない程度の偏差が生ずることは望
ましいことでなく、本来的に予想できない外乱分のトル
クに対してのみ出力されるべきである。

【０００８】本発明は上記実情にかんがみてなされたも
ので、メカニカルロスや機械負荷，電動機の慣性モーメ
ントの実際の値にも拘らず、加減速時に常に電動機の実
速度が速度基準と一致するようにメカニカルロストルク
補償および加減速トルク補償を行い得、よって加減速時
での電動機の速度の追従性を十分に高めうる電動機の速
度制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、予め事前に前記速度基準を可変しながら前
記速度制御増幅器の出力からメカニカルロストルクを測
定し記憶するメカロストルク発生手段を設け、またこの
メカロストルク発生手段と同様に予め事前に前記速度基
準の変化率を取り込んで加減速トルク倍数を求める加減
速トルク測定手段を設け、前記電動機の速度制御時、当
該速度基準に対するメカロストルク発生手段からのメカ
ニカルロストルクと当該速度基準の変化率に前記加減速
トルク倍数を乗算して得られる加減速トルクとを前記ト
ルク基準に与えることにより前記電動機のトルク制御を
実施する電動機の速度制御装置である。

【００１０】

【作用】従って、本発明は以上のような手段を講じたこ
とにより、予め事前に加減速に対してメカニカルロスト
ルクおよび加減速トルク倍数を求めているので、実際の
加減速制御時に適正なメカニカルロストルク補償および
加減速トルク補償を行うことができ、これによって正確
なトルク基準に基づいて電動機の速度を制御でき、加減
速に対して速度の追従性を高めることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明装置の一実施例について図１を
参照して説明する。なお、同図において図２の装置と同
一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略し、
以下、専ら異なる部分について説明する。すなわち、こ
の装置の異なるところは、微分手段９の出力側に正確な
加減速トルクを求めるために必要な加減速トルク倍数Ｋ
の値を記憶するメモリを有する乗算手段１０′の他、予
め事前に速度基準に基づいて関数化されたメカニカルロ
ストルクが記憶され、速度基準の変化に対して関数化さ
れたメカニカルロストルクを発生するメカロストルク関
数発生手段１１が設けられ、さらに加減速トルク測定手
段１２が設けられている。

【００１２】この加減速トルク測定手段１２は、加減速
トルク測定指令１３を受けて加減速時の加減速トルク倍
数（初期値）Ｋを測定し、乗算手段１０′のメモリにセ
ットする機能をもっている。

【００１３】次に、以上のように構成された装置の動作
を説明する。先ず、前記メカニカルロストルクおよび慣
性モーメントＧＤ₂ の実際の値に左右されずに加減速時
の速度の追従性を向上させるためには、メカニカルロス
トルクおよび加減速トルクの実際に必要とされる値を事
前に測定する必要がある。

【００１４】そこで、以下、（１）メカニカルロストル
クの測定、（２）正確な加減速トルクを求めるための加
減速トルク倍数の測定、（３）本来の電動機の速度制御
の順序で説明する。 （１） 機械損トルクの測定について

【００１５】通常の電動機の速度制御に先立って事前に
メカニカルロストルクを測定し、メカロストルク関数発
生手段１１の関数テーブルに記憶する。そこで、本装置
では、微分手段９および乗算手段１０を除いた状態で速
度基準Ｗｓを運転速度の範囲内で少しずつ階段状に可変
し、速度制御増幅器１０だけでトルク基準Ｔを発生させ
る。このとき、速度基準Ｗｓと電動機２の実速度Ｗｐが
一定のとき、基準トルクＴの値はその速度基準Ｗｓにお
けるメカニカルロストルクＴ_Mの値に相当することにな
る（図３参照）。従って、この速度基準Ｗｓを逐次可変
しつつ速度制御増幅器６から出力するトルク基準Ｔ，つ
まりメカニカルロストルクＴ_M を図示点線ライン２１を
介してメカロストルク関数発生手段１１に記憶すれば、
各速度基準ＷｓごとのメカニカルロストルクＴ_M を事前
に取得できる。 （２） 加減速トルク倍数の測定について

【００１６】以上のようにしてメカニカルロストルクＴ
_M を測定終了した後、加減速トルク測定指令１３に基づ
いて加減速トルク測定手段１２が加減速トルクＴａを測
定する。つまり、この加減速トルク測定手段１２は、加
速レートで電動機２を加速したときのトルク基準Ｔを図
示点線ライン２２を通して取り込む一方、また前記メカ
ロストルク関数発生手段１１および微分手段９からそれ
ぞれ当該速度基準Ｗｓ時のメカニカルロストルクＴ_M ，
加速度Ｓを取り込んだ後、 Ｋ＝（Ｔ−Ｔ_M ）／Ｓ

【００１７】なる演算を行って正確な加減速トルクＴａ
を求めるのに必要となる倍数Ｋを求める。つまり、加速
に必要なトータルのトルクＴからメカニカルロストルク
Ｔ_M を減算し、さらに微分手段９の出力である加速度Ｓ
で除算して加減速トルク倍数Ｋを求めた後、乗算手段１
０′に記憶する。 （３） 電動機の速度制御について

【００１８】しかして、以上のようにして予め事前にメ
カニカルロストルクＴ_M および加減速トルク倍数Ｋを測
定記憶したならば、以後、加減速トルク測定手段１２を
切り離して本来の電動機２の速度制御を実行する。この
場合には、速度基準Ｗｓと速度検出器５で検出された実
速度Ｗｐとの偏差が速度制御増幅器６に導入され、ここ
で偏差に基づいて比例・積分演算を行って負荷トルクＴ
_L を出力する。一方、メカロストルク関数発生手段１１
では、当該速度基準Ｗｓに基づいて事前に測定したメカ
ニカルロストルクＴ_M を発生し、さらに微分手段９で求
めた加速度Ｓに対して乗算手段１０にて事前に測定記憶
されている加減速トルク倍数Ｋを乗算して正確な加減速
トルクＴａを求める。そして、前記負荷トルクＴ_L にメ
カニカルロストルクＴ_M および加減速トルクＴａを加算
することによりトルク基準Ｔを求めてトルク制御増幅器
７に供給し、ここで従来装置と同様に電力変換装置８を
介して電動機２の発生トルクを制御する。

【００１９】従って、以上のような実施例の構成によれ
ば、予め事前にメカロストルク関数発生手段１１で負荷
トルク出力要因となる機械負荷１および電動機２のメカ
ニカルロストルクＴ_M を測定し、また加減速トルク測定
手段１２にて実際の加減速トルク倍数Ｋを測定して加減
速トルクＴａを得、速度基準Ｗｓの加減速時にこれらメ
カニカルロストルクＴ_M ，加減速トルクＴａを負荷トル
クＴ_L の加減速補償信号として与えるようにしたので、
外乱がない場合には速度制御増幅器６の出力を零とする
ことができる。その結果、正確なトルク基準Ｔに基づい
てトルク制御増幅器７が電動機２の発生トルクを制御で
き、速度基準の加減速時により良好な追従性をもって電
動機２の速度を制御できる。

【００２０】なお、上記実施例では、メカロストルク関
数発生手段１１および加減速トルク測定手段１２をハー
ド的に説明したが、ソフトウエア的にメカニカルロスト
ルクＴＭおよび加減速トルク倍数Ｋを求めることも可能
である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、事
前に速度基準の加減速時での速度制御増幅器からの負荷
トルク出力要因となるメカニカルロストルクおよび加減
速トルク倍数を測定し、電動機の速度制御時にメカニカ
ルロストルクおよび加減速トルク倍数から得られる加減
速トルクを補償するようにしたので、メカニカルロスや
機械負荷や電動機の慣性モーメントの実際の値にも拘ら
ず、加減速時に常に電動機の実速度が速度基準と一致す
るようにメカニカルロストルク補償および加減速トルク
補償を行うことができ、加減速時での速度の追従性を十
分に向上できる電動機の速度制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる電動機の速度制御装置の一実
施例を説明する構成図。

【図２】 従来装置の構成図。

【図３】 本発明装置および従来装置の動作特性を示す
図。

【符号の説明】

１…機械負荷、２…電動機、５…速度検出器、６…速度
制御増幅器、７…トルク制御増幅器、９…微分手段、１
０′…乗算手段、１１…メカロストルク関数発生手段、
１２…加減速トルク測定手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 速度基準と電動機の実速度との偏差を受
   けて速度制御増幅器から出力されるトルク基準を用いて
   前記電動機のトルクを制御する電動機の速度制御装置に
   おいて、 予め前記速度基準を可変しながら前記速度制御増幅器の
   出力からメカニカルロストルクを測定し記憶するメカロ
   ストルク発生手段と、予め前記速度基準の変化率を取り
   込んで加減速トルク倍数を求める加減速トルク測定手段
   と、前記電動機の速度制御時、前記メカロストルク発生
   手段から発生する速度基準に対するメカニカルロストル
   クと当該速度基準の変化率に前記加減速トルク倍数を乗
   算して得られる加減速トルクとを前記トルク基準に与え
   ることにより前記電動機のトルクを制御する加減速補償
   手段とを備えたことを特徴とする電動機の速度制御装
   置。