JPH06284762A - 電動機の速度制御装置 - Google Patents
電動機の速度制御装置Info
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- JPH06284762A JPH06284762A JP4115586A JP11558692A JPH06284762A JP H06284762 A JPH06284762 A JP H06284762A JP 4115586 A JP4115586 A JP 4115586A JP 11558692 A JP11558692 A JP 11558692A JP H06284762 A JPH06284762 A JP H06284762A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低分解能のパルスエンコーダを用いて極低速
域の電動機の速度制御を安定に行うとともに調整を容易
にしかつ、速度推定の高精度化を図り、しかも低速から
高速までの速度制御系の安定化を図ったものである。 【構成】 トルク指令と負荷トルク推定値の偏差を第１
演算部１２で演算する。この演算出力を第２演算部１３
で演算してパルス間隔における平均値を得る。この平均
値と速度平均値との偏差を第１偏差部１４で得る。この
第１偏差部１４の偏差出力をオブザーバゲイン部１６で
オブザーバゲイン倍して負荷トルク推定値を得るととも
に第１演算部１２の演算出力との偏差を第２偏差部１７
で得る。第２偏差部１７の偏差出力は速度推定値して速
度アンプ１９にフィードバック信号として供給して電動
機の速度制御を行う。
域の電動機の速度制御を安定に行うとともに調整を容易
にしかつ、速度推定の高精度化を図り、しかも低速から
高速までの速度制御系の安定化を図ったものである。 【構成】 トルク指令と負荷トルク推定値の偏差を第１
演算部１２で演算する。この演算出力を第２演算部１３
で演算してパルス間隔における平均値を得る。この平均
値と速度平均値との偏差を第１偏差部１４で得る。この
第１偏差部１４の偏差出力をオブザーバゲイン部１６で
オブザーバゲイン倍して負荷トルク推定値を得るととも
に第１演算部１２の演算出力との偏差を第２偏差部１７
で得る。第２偏差部１７の偏差出力は速度推定値して速
度アンプ１９にフィードバック信号として供給して電動
機の速度制御を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は速度検出器にパルスエ
ンコーダを用いた速度制御系の極低速域における電動機
の速度制御装置に関するものである。
ンコーダを用いた速度制御系の極低速域における電動機
の速度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】パルスエンコーダを用いた電動機の速度
制御系では極低速域において、エンコーダパルス間隔が
速度制御周期より長くなり、その速度制御周期において
正確な速度情報が得られなくなる。このため、極低速域
では速度制御系が以下に述べるように不安定になること
が知られている。
制御系では極低速域において、エンコーダパルス間隔が
速度制御周期より長くなり、その速度制御周期において
正確な速度情報が得られなくなる。このため、極低速域
では速度制御系が以下に述べるように不安定になること
が知られている。
【０００３】電動機の回転軸に連結されたパルスエンコ
ーダは電動機の低速域で図６（ｃ）に示すようなパルス
を発生する。すなわち、電動機の低速域での時間ｔに対
する回転速度ｎMは図６（ａ）に示すように直線的に変
化するが、時間ｔに対する位置θは図６（ｂ）に示すよ
うに曲線的に変化する。従って、パルスエンコーダに得
られるパルスは時間ｔの経過とともにパルス間隔が図６
（ｃ）のように狭くなってくる。図６（ｃ）のパルス情
報からその情報が変化したときに、パルス間隔Ｔpjとパ
ルス変化量とによりパルス間隔Ｔpj間の平均速度ｎMjが
図６（ｄ）に示すように求まる。このため、パルス間隔
Ｔpjが速度制御周期より長いと、この間の速度が検出で
きないため、前回値の平均速度ｎMj-1を使用する。その
ため真値速度ｎMとの偏差が大きくなり、速度制御が不
安定となる。
ーダは電動機の低速域で図６（ｃ）に示すようなパルス
を発生する。すなわち、電動機の低速域での時間ｔに対
する回転速度ｎMは図６（ａ）に示すように直線的に変
化するが、時間ｔに対する位置θは図６（ｂ）に示すよ
うに曲線的に変化する。従って、パルスエンコーダに得
られるパルスは時間ｔの経過とともにパルス間隔が図６
（ｃ）のように狭くなってくる。図６（ｃ）のパルス情
報からその情報が変化したときに、パルス間隔Ｔpjとパ
ルス変化量とによりパルス間隔Ｔpj間の平均速度ｎMjが
図６（ｄ）に示すように求まる。このため、パルス間隔
Ｔpjが速度制御周期より長いと、この間の速度が検出で
きないため、前回値の平均速度ｎMj-1を使用する。その
ため真値速度ｎMとの偏差が大きくなり、速度制御が不
安定となる。
【０００４】上記のような速度制御の不安定を改善する
手段として特開平２−３０７３８４号公報がある。
手段として特開平２−３０７３８４号公報がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のようにパルスエ
ンコーダを用いた速度制御系では極低速域で速度制御系
が不安定になる。この問題は特にサーボ、エレベータ等
の位置決め精度が要求される用途では解決しなければな
らない。このため、従来ではレゾルバや高パルス出力の
エンコーダが用いられてきた。しかし、このような手段
ではエンコーダ等のコストが上昇する不具合がある。ま
た、特開平２−３０７３８４号公報に記載の負荷トルク
推定値を用いる手段は完全次元オブザーバ方式であるた
めにゲインの調整が極めてむずかしい問題がある。
ンコーダを用いた速度制御系では極低速域で速度制御系
が不安定になる。この問題は特にサーボ、エレベータ等
の位置決め精度が要求される用途では解決しなければな
らない。このため、従来ではレゾルバや高パルス出力の
エンコーダが用いられてきた。しかし、このような手段
ではエンコーダ等のコストが上昇する不具合がある。ま
た、特開平２−３０７３８４号公報に記載の負荷トルク
推定値を用いる手段は完全次元オブザーバ方式であるた
めにゲインの調整が極めてむずかしい問題がある。
【０００６】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、低分解能のパルスエンコーダを用いて極低速域の
電動機の速度制御を安定に行うとともに調整を容易に
し、かつ速度推定の高精度化及び安定化を図り、しかも
低速から高速までの速度制御系の安定化を可能とした電
動機の速度制御装置を提供することを目的とする。
ので、低分解能のパルスエンコーダを用いて極低速域の
電動機の速度制御を安定に行うとともに調整を容易に
し、かつ速度推定の高精度化及び安定化を図り、しかも
低速から高速までの速度制御系の安定化を可能とした電
動機の速度制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、電動機と、この電動機の速度をパルス
出力として送出する速度検出器と、最小次元の負荷トル
ク推定値オブザーバを速度制御周期と速度検出周期とに
おける離散系モデルに変換し、前記速度検出器から出力
されるパルス間隔での速度を推定する速度推定オブザー
バとを備えたものである。
達成するために、電動機と、この電動機の速度をパルス
出力として送出する速度検出器と、最小次元の負荷トル
ク推定値オブザーバを速度制御周期と速度検出周期とに
おける離散系モデルに変換し、前記速度検出器から出力
されるパルス間隔での速度を推定する速度推定オブザー
バとを備えたものである。
【０００８】また、前記速度推定オブザーバは、トルク
指令と負荷トルク推定値との偏差をオブザーバモデル機
械時定数で積分してモデル出力推定値を得る第１演算部
と、この第１演算部で得られたモデル出力推定値からパ
ルス間隔における平均値を得る第２演算部と、この第２
演算部の出力と速度検出器から出力されるパスル変化時
に求まる平均値速度との偏差を算出する第１偏差部と、
この第１偏差部に得られる偏差値をオブザーバゲイン倍
して前記負荷トルク推定値を得るオブザーバゲイン部
と、前記第１演算部のモデル出力推定値と前記第１偏差
部の偏差値との偏差を求める第２偏差部と、この第２偏
差部で求められた偏差値と速度設定値との偏差値がフィ
ードバック信号として供給される速度アンプと、この速
度アンプの出力と前記オブザーバゲイン部の負荷トルク
推定値とを加算してトルク指令を得る加算部とからなる
ものである。
指令と負荷トルク推定値との偏差をオブザーバモデル機
械時定数で積分してモデル出力推定値を得る第１演算部
と、この第１演算部で得られたモデル出力推定値からパ
ルス間隔における平均値を得る第２演算部と、この第２
演算部の出力と速度検出器から出力されるパスル変化時
に求まる平均値速度との偏差を算出する第１偏差部と、
この第１偏差部に得られる偏差値をオブザーバゲイン倍
して前記負荷トルク推定値を得るオブザーバゲイン部
と、前記第１演算部のモデル出力推定値と前記第１偏差
部の偏差値との偏差を求める第２偏差部と、この第２偏
差部で求められた偏差値と速度設定値との偏差値がフィ
ードバック信号として供給される速度アンプと、この速
度アンプの出力と前記オブザーバゲイン部の負荷トルク
推定値とを加算してトルク指令を得る加算部とからなる
ものである。
【０００９】さらに、第２演算部は速度制御周期と速度
検出周期とのタイミングずれを補正する手段で構成する
とともにオブザーバゲイン部を可変ゲインとしたもので
ある。
検出周期とのタイミングずれを補正する手段で構成する
とともにオブザーバゲイン部を可変ゲインとしたもので
ある。
【００１０】
【作用】電動機速度が低速域になると、速度検出器から
のパルス間隔が速度制御周期より長くなって、正確な速
度情報が得られなくなる。このため、最小次元の負荷ト
ルク推定値オブザーバを用いてパルス間の速度を推定し
て推定速度を得る。この推定速度を速度情報とする。
のパルス間隔が速度制御周期より長くなって、正確な速
度情報が得られなくなる。このため、最小次元の負荷ト
ルク推定値オブザーバを用いてパルス間の速度を推定し
て推定速度を得る。この推定速度を速度情報とする。
【００１１】また、速度制御周期と速度検出周期のタイ
ミングにずれが生じたときに第２演算部でこれを補償
し、さらに、低速から高速まで速度制御系を安定化させ
るためにオブザーバゲインを可変とした。
ミングにずれが生じたときに第２演算部でこれを補償
し、さらに、低速から高速まで速度制御系を安定化させ
るためにオブザーバゲインを可変とした。
【００１２】
【実施例】以下この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。まず、従来より用いられている負荷トルク推定
オブザーバ（最小次元オブザーバ）を用いた零速オブザ
ーバについて述べる。
明する。まず、従来より用いられている負荷トルク推定
オブザーバ（最小次元オブザーバ）を用いた零速オブザ
ーバについて述べる。
【００１３】（Ａ）速度推定の原理、最小次元オブザー
バによる負荷トルク推定オブザーバは図１に示すような
構成となっている。最小次元オブザーバではオブザーバ
ゲインｇは比例要素のみとなるので、負荷トルクτLが
印加されるとモデル出力推定値ｎM’（ｉ）と速度ｎMと
に偏差が発生する。偏差は次式（１）式、（２）式で表
される。
バによる負荷トルク推定オブザーバは図１に示すような
構成となっている。最小次元オブザーバではオブザーバ
ゲインｇは比例要素のみとなるので、負荷トルクτLが
印加されるとモデル出力推定値ｎM’（ｉ）と速度ｎMと
に偏差が発生する。偏差は次式（１）式、（２）式で表
される。
【００１４】
【数１】
【００１５】
【数２】
【００１６】完全次元オブザーバではオブザーバゲイン
ｇがＰＩ要素となるので、定常状態ではモデル出力推定
値ｎM’（ｉ）と速度ｎMは等しくなる。ただし、負荷急
変時のような過渡時には成立しない。完全次元オブザー
バより調整要素が少ない最小次元オブザーバを用いて速
度推定を行うには（２）式を変形すると速度は次式のよ
うになる。
ｇがＰＩ要素となるので、定常状態ではモデル出力推定
値ｎM’（ｉ）と速度ｎMは等しくなる。ただし、負荷急
変時のような過渡時には成立しない。完全次元オブザー
バより調整要素が少ない最小次元オブザーバを用いて速
度推定を行うには（２）式を変形すると速度は次式のよ
うになる。
【００１７】
【数３】
【００１８】（３）式の関係を図１に追加して速度を図
２のブロック図より推定する。
２のブロック図より推定する。
【００１９】（Ｂ）零速域での速度推定、速度検出器と
してパルスエンコーダを用いると、極低速域では速度制
御周期よりもエンコーダパルス間隔の方が長くなる。図
３にその関係を示す。図３において、Ｔｓは速度制御周
期、Ｔｐはエンコーダパルスの周期、ＴｄはＴｓとＴｐ
との差である。エンコーダパルスが入力されると、その
パルス周期Ｔｐより速度の平均値は次の（４）式から求
まる。
してパルスエンコーダを用いると、極低速域では速度制
御周期よりもエンコーダパルス間隔の方が長くなる。図
３にその関係を示す。図３において、Ｔｓは速度制御周
期、Ｔｐはエンコーダパルスの周期、ＴｄはＴｓとＴｐ
との差である。エンコーダパルスが入力されると、その
パルス周期Ｔｐより速度の平均値は次の（４）式から求
まる。
【００２０】
【数４】
【００２１】速度検出値は平均値しか検出できないの
で、オブザーバの構成もこのことを考慮して図４のよう
な離散系で構成する。この図４の最小次元オブザーバに
よる零速オブザーバの構成図において、速度検出値は平
均値ｎM（ｊ）であるため、モデル出力推定値ｎM’
（ｉ）もこの間の平均値とする。この平均値の偏差を用
いて負荷トルク推定値τL（ｊ）を推定する。パルス間
隔における平均値ｎM’（ｊ）は次の（５）式で求め
る。
で、オブザーバの構成もこのことを考慮して図４のよう
な離散系で構成する。この図４の最小次元オブザーバに
よる零速オブザーバの構成図において、速度検出値は平
均値ｎM（ｊ）であるため、モデル出力推定値ｎM’
（ｉ）もこの間の平均値とする。この平均値の偏差を用
いて負荷トルク推定値τL（ｊ）を推定する。パルス間
隔における平均値ｎM’（ｊ）は次の（５）式で求め
る。
【００２２】
【数５】
【００２３】ここで図４に示した最小次元オブザーバに
よる零速オブザーバを用いたこの発明の実施例について
述べる。図５はこの発明の一実施例を示すもので、図４
に示した構成図に偏差器、速度アンプおよび加算器を設
けたものである。
よる零速オブザーバを用いたこの発明の実施例について
述べる。図５はこの発明の一実施例を示すもので、図４
に示した構成図に偏差器、速度アンプおよび加算器を設
けたものである。
【００２４】図５において、トルク指令τM※（ｉ）と
負荷トルク推定値τL（ｊ）は偏差器１１に供給され
て、その偏差出力が第１演算部１２に入力される。第１
演算部１２は速度制御周期Ｔｓをモデル機械時定数ＴM
※で割算した割算部１２ａと、この割算部１２ａの出力
と積分器１２ｃの出力とを加算した加算器１２ｂとから
構成されている。第１演算部１２で演算されて得られた
モデル出力推定値ｎM’（ｉ）はパルス間隔における平
均値を得る第２演算部１３に入力される。第２演算部１
３で演算された出力ｎM’（ｊ）は第１偏差部１４のプ
ラス入力端に供給され、そのマイナス入力端にはパスル
エンコーダ１５により検出された速度検出出力の平均値
ｎM（ｊ）が供給される。
負荷トルク推定値τL（ｊ）は偏差器１１に供給され
て、その偏差出力が第１演算部１２に入力される。第１
演算部１２は速度制御周期Ｔｓをモデル機械時定数ＴM
※で割算した割算部１２ａと、この割算部１２ａの出力
と積分器１２ｃの出力とを加算した加算器１２ｂとから
構成されている。第１演算部１２で演算されて得られた
モデル出力推定値ｎM’（ｉ）はパルス間隔における平
均値を得る第２演算部１３に入力される。第２演算部１
３で演算された出力ｎM’（ｊ）は第１偏差部１４のプ
ラス入力端に供給され、そのマイナス入力端にはパスル
エンコーダ１５により検出された速度検出出力の平均値
ｎM（ｊ）が供給される。
【００２５】第１偏差部１４の偏差出力はオブザーバゲ
イン部１６に供給され、ここで所定倍されて出力に負荷
トルク推定値τL（ｊ）を得る。また、第１偏差部１４
の偏差出力は第２偏差部１７のマイナス入力端に供給さ
れる。第２偏差部１７のプラス入力端にはモデル出力推
定値ｎM（ｉ）が供給され、その出力には速度推定値ｎM
（ｉ）が得られる。この速度推定値ｎM（ｉ）と速度設
定値はｎM※（ｉ）は第３偏差部１８のマイナスおよび
プラス入力端に供給され、その偏差出力が比例ゲインＫ
WCの速度アンプ１９に供給される。速度アンプ１９の出
力と負荷トルク推定値τL（ｊ）は加算器２０で加算し
てトルク指令τM※を得る。このトルク指令τM※は第４
偏差部２１で負荷トルクとの偏差を取って電動機２２に
供給してそれの速度制御を行う。
イン部１６に供給され、ここで所定倍されて出力に負荷
トルク推定値τL（ｊ）を得る。また、第１偏差部１４
の偏差出力は第２偏差部１７のマイナス入力端に供給さ
れる。第２偏差部１７のプラス入力端にはモデル出力推
定値ｎM（ｉ）が供給され、その出力には速度推定値ｎM
（ｉ）が得られる。この速度推定値ｎM（ｉ）と速度設
定値はｎM※（ｉ）は第３偏差部１８のマイナスおよび
プラス入力端に供給され、その偏差出力が比例ゲインＫ
WCの速度アンプ１９に供給される。速度アンプ１９の出
力と負荷トルク推定値τL（ｊ）は加算器２０で加算し
てトルク指令τM※を得る。このトルク指令τM※は第４
偏差部２１で負荷トルクとの偏差を取って電動機２２に
供給してそれの速度制御を行う。
【００２６】上記のように構成された実施例において、
トルク指令τM※（ｉ）と負荷トルク推定値τL（ｉ）と
の偏差をオブザーバモデル機械時定数ＴM※で積分して
モデル出力推定値ｎM’（ｉ）を得る。次にこのｎM’
（ｉ）からパルス間隔における平均値ｎM’（ｊ）を求
め、パルス変化時に求まる平均値速度ｎM（ｊ）との偏
差を算出する。この偏差をオブザーバゲイン（ｇ）倍し
て負荷トルク指定値τL（ｊ）を求める。その後、オブ
ザーバモデル出力ｎM’（ｉ）と第１偏差部１４の出力
との偏差を減算することによりパルス間の速度を推定し
て推定速度ｎM（ｉ）を求める。このｎM（ｉ）を速度ア
ンプ１９にフィードバック信号として供給して電動機の
速度制御を行う。なお、負荷トルク推定値τL（ｊ）を
加算器２０で速度アンプ１９の出力と加算してトルク指
令を得ることにより負荷外乱抑制が可能となる。
トルク指令τM※（ｉ）と負荷トルク推定値τL（ｉ）と
の偏差をオブザーバモデル機械時定数ＴM※で積分して
モデル出力推定値ｎM’（ｉ）を得る。次にこのｎM’
（ｉ）からパルス間隔における平均値ｎM’（ｊ）を求
め、パルス変化時に求まる平均値速度ｎM（ｊ）との偏
差を算出する。この偏差をオブザーバゲイン（ｇ）倍し
て負荷トルク指定値τL（ｊ）を求める。その後、オブ
ザーバモデル出力ｎM’（ｉ）と第１偏差部１４の出力
との偏差を減算することによりパルス間の速度を推定し
て推定速度ｎM（ｉ）を求める。このｎM（ｉ）を速度ア
ンプ１９にフィードバック信号として供給して電動機の
速度制御を行う。なお、負荷トルク推定値τL（ｊ）を
加算器２０で速度アンプ１９の出力と加算してトルク指
令を得ることにより負荷外乱抑制が可能となる。
【００２７】上記実施例において、トルク指令τM※
（ｉ）は直流機制御の場合には電機子電流検出値を用
い、誘導機のベクトル制御の場合にはトルク分電流検出
値を使用する。また、各々の検出値でなく制御に用いる
指令値を流用してもよい。
（ｉ）は直流機制御の場合には電機子電流検出値を用
い、誘導機のベクトル制御の場合にはトルク分電流検出
値を使用する。また、各々の検出値でなく制御に用いる
指令値を流用してもよい。
【００２８】次に速度推定オブザーバのモデル出力推定
値ｎM’（ｉ）の平均値算出手段に改良を加えたこの発
明の他の実施例について述べる。最小次元の負荷トルク
推定オブザーバを用いた速度推定手段において、パルス
エンコーダの信号が得られたときに検出できる速度情報
は、その信号間の速度平均値ｎM（ｊ）である。このた
め、オブザーバモデル出力推定値ｎM’（ｉ）もその間
の平均値を算出してｎM’（ｊ）を求め、ｎM’（ｊ）と
ｎM（ｊ）の偏差より負荷トルク推定値τL（ｊ）を推定
する。
値ｎM’（ｉ）の平均値算出手段に改良を加えたこの発
明の他の実施例について述べる。最小次元の負荷トルク
推定オブザーバを用いた速度推定手段において、パルス
エンコーダの信号が得られたときに検出できる速度情報
は、その信号間の速度平均値ｎM（ｊ）である。このた
め、オブザーバモデル出力推定値ｎM’（ｉ）もその間
の平均値を算出してｎM’（ｊ）を求め、ｎM’（ｊ）と
ｎM（ｊ）の偏差より負荷トルク推定値τL（ｊ）を推定
する。
【００２９】極低速域では、図３に示すエンコーダパル
ス間隔Ｔｐ（ｊ）が長くなり、この間の速度制御周期回
数ｎ（ｊ）は大きくなる。このため、ｊとｉの間のタイ
ミングずれ（例えばＴｄ）の影響は小さく、Ｔｐ（ｊ）
間のモデル出力推定値ｎM’（ｉ）の平均値ｎM’（ｊ）
は（５）式で近似できる。
ス間隔Ｔｐ（ｊ）が長くなり、この間の速度制御周期回
数ｎ（ｊ）は大きくなる。このため、ｊとｉの間のタイ
ミングずれ（例えばＴｄ）の影響は小さく、Ｔｐ（ｊ）
間のモデル出力推定値ｎM’（ｉ）の平均値ｎM’（ｊ）
は（５）式で近似できる。
【００３０】しかし、極低速域より速度が大きくなっ
て、エンコーダパルス間隔Ｔｐ（ｊ）が短くなり、この
間の速度制御周期回数ｎ（ｊ）が小さくなると、ｊとｉ
間のタイミングずれを考慮しないと、正確なモデル出力
推定値ｎM’（ｉ）の平均値ｎM’（ｊ）が得られなくな
る。そこで、以下平均値ｎM’（ｊ）の算出手段を図７
により述べる。ただし、説明の都合上ｊ〜（ｊ＋１）間
で検討する。図７から平均値ｎM’（ｊ）は速度制御周
期間の平均値を求めて、その総面積を時間で割ることに
より求める。
て、エンコーダパルス間隔Ｔｐ（ｊ）が短くなり、この
間の速度制御周期回数ｎ（ｊ）が小さくなると、ｊとｉ
間のタイミングずれを考慮しないと、正確なモデル出力
推定値ｎM’（ｉ）の平均値ｎM’（ｊ）が得られなくな
る。そこで、以下平均値ｎM’（ｊ）の算出手段を図７
により述べる。ただし、説明の都合上ｊ〜（ｊ＋１）間
で検討する。図７から平均値ｎM’（ｊ）は速度制御周
期間の平均値を求めて、その総面積を時間で割ることに
より求める。
【００３１】まず、（ｊ，０）〜（ｊ，ｎ）までの平均
値を求めると次式のようになる。
値を求めると次式のようになる。
【００３２】
【数６】
【００３３】次にエンコーダパルス信号ｊと速度制御周
期信号ｉとのタイミングずれ期間（Ｔs−ΔＴEj-1）と
ΔＴEjでの平均値を求める。ここで、ＴEj間の平均値の
算出手段について述べる。図８に示す（ｊ＋１）時点で
エンコーダパルスが入力されるまでは、ｊ時点で推定し
たトルク推定値τL（ｊ）を使用して、モデル出力推定
値ｎM’（ｉ）を推定する。
期信号ｉとのタイミングずれ期間（Ｔs−ΔＴEj-1）と
ΔＴEjでの平均値を求める。ここで、ＴEj間の平均値の
算出手段について述べる。図８に示す（ｊ＋１）時点で
エンコーダパルスが入力されるまでは、ｊ時点で推定し
たトルク推定値τL（ｊ）を使用して、モデル出力推定
値ｎM’（ｉ）を推定する。
【００３４】このため、（ｊ＋１）時点の平均値ｎM’
j+1は次式で求められる。
j+1は次式で求められる。
【００３５】
【数７】
【００３６】ただし、τMjn※：（ｊ，ｎ）番目でのト
ルク指令値によって、ΔＴEj間でのｎM’平均値は次の
（８）式で求まる。
ルク指令値によって、ΔＴEj間でのｎM’平均値は次の
（８）式で求まる。
【００３７】
【数８】
【００３８】次に、平均値ｎM’j+10は次のようにして
求める。（ｊ＋１）時点でエンコーダパルスが入力され
ることにより、（ｊ＋１）時点でのトルク推定値τ
L(j+1)が求まる。よって平均値ｎM’j+10は次の（９）
式のようになる。
求める。（ｊ＋１）時点でエンコーダパルスが入力され
ることにより、（ｊ＋１）時点でのトルク推定値τ
L(j+1)が求まる。よって平均値ｎM’j+10は次の（９）
式のようになる。
【００３９】
【数９】
【００４０】以上の説明により、エンコーダパルス（ｊ
＋１）が入力されたときに、速度制御周期で実行する図
４での（ｉ）ブロック部の演算を実行しておけばよい。
ただし、この時点でのモデル積分時定数の係数ＴS／ＴM
※は、ΔＴEj／ＴM※とする必要がある。また、（ｉ＋
１）時点の次に行われる速度制御周期における図４の
（ｉ）ブロック部の演算では、係数ＴS／ＴM※を（ＴS
−ΔＴEj）／ＴM※とする必要がある。
＋１）が入力されたときに、速度制御周期で実行する図
４での（ｉ）ブロック部の演算を実行しておけばよい。
ただし、この時点でのモデル積分時定数の係数ＴS／ＴM
※は、ΔＴEj／ＴM※とする必要がある。また、（ｉ＋
１）時点の次に行われる速度制御周期における図４の
（ｉ）ブロック部の演算では、係数ＴS／ＴM※を（ＴS
−ΔＴEj）／ＴM※とする必要がある。
【００４１】次に図９を参照して（ＴS−ΔＴEj-1）間
での平均値ｎM’（ＴS−ΔＴEj-1）は次式（１０），
（１１），（１２）式より求める。
での平均値ｎM’（ＴS−ΔＴEj-1）は次式（１０），
（１１），（１２）式より求める。
【００４２】
【数１０】
【００４３】
【数１１】
【００４４】
【数１２】
【００４５】以上より、Ｔｐ（ｊ＋１）間のモデル出力
推定値ｎM’（ｉ）の平均値ｎM’（ｊ＋１）は次の（１
３）式より求めることができる。
推定値ｎM’（ｉ）の平均値ｎM’（ｊ＋１）は次の（１
３）式より求めることができる。
【００４６】
【数１３】
【００４７】上記（１３）式を用いることにより、オブ
ザーバモデル出力平均値ｎM’（ｊ）を算出するとき
に、速度制御周期信号ｉと速度検出周期信号ｊとのタイ
ミングずれを補償することができる。
ザーバモデル出力平均値ｎM’（ｊ）を算出するとき
に、速度制御周期信号ｉと速度検出周期信号ｊとのタイ
ミングずれを補償することができる。
【００４８】次にオブザーバゲインの改良について述べ
る。図４に示したオブザーバゲインｇを速度制御周期間
にエンコーダパルスが得られるような状態での外乱抑制
を考慮して、大きな値に設定すると、極低速域のような
エンコーダパルス間隔Ｔｐ（ｊ）が長い状態では速度制
御系が不安定になる。このため、オブザーバゲインｇ
は、低速域を考慮すると、あまり大きな値には設定でき
ないから、逆に高速域での外乱抑制効果が低下してしま
うおそれがある。
る。図４に示したオブザーバゲインｇを速度制御周期間
にエンコーダパルスが得られるような状態での外乱抑制
を考慮して、大きな値に設定すると、極低速域のような
エンコーダパルス間隔Ｔｐ（ｊ）が長い状態では速度制
御系が不安定になる。このため、オブザーバゲインｇ
は、低速域を考慮すると、あまり大きな値には設定でき
ないから、逆に高速域での外乱抑制効果が低下してしま
うおそれがある。
【００４９】上記のような不具合点を改善するために、
オブザーバゲインｇを可変とすることが考えられる。そ
こで、速度制御周期間にエンコーダパルスが得られるよ
うな状態でのオブザーバゲインをｇとする。低速になる
と、速度制御周期間にエンコーダパルスが得られなくな
るときの可変ゲインＫｃは次式より求められる。
オブザーバゲインｇを可変とすることが考えられる。そ
こで、速度制御周期間にエンコーダパルスが得られるよ
うな状態でのオブザーバゲインをｇとする。低速になる
と、速度制御周期間にエンコーダパルスが得られなくな
るときの可変ゲインＫｃは次式より求められる。
【００５０】
【数１４】
【００５１】上記（１４）式はエンコーダパルス間隔Ｔ
ｐ（ｊ＋１）と速度制御周期Ｔｓとの比を表し、低速に
なるほど、オブザーバゲインを低下させることになる。
近似的には、ｉとｊ間のタイミングずれを無視すれば次
の（１５）式にしてもよい。
ｐ（ｊ＋１）と速度制御周期Ｔｓとの比を表し、低速に
なるほど、オブザーバゲインを低下させることになる。
近似的には、ｉとｊ間のタイミングずれを無視すれば次
の（１５）式にしてもよい。
【００５２】Ｋｃ＝１／ｎ‥‥‥‥‥（１５） 図１０はこの発明の他の実施例のブロック図で、図１０
において、１００は図５における第２演算部１３に改良
を加えた前述のモデル出力推定値ｎM’（ｉ）の平均化
処理部で、この平均化処理部１００は前述した（１３）
式から求められる。この平均化処理部１００で求められ
た平均化処理出力は第１偏差部１４のプラス入力端に供
給され、そのマイナス入力端にはパルスエンコーダ１５
により検出された速度検出出力の平均値ｎM（ｊ）が供
給される。
において、１００は図５における第２演算部１３に改良
を加えた前述のモデル出力推定値ｎM’（ｉ）の平均化
処理部で、この平均化処理部１００は前述した（１３）
式から求められる。この平均化処理部１００で求められ
た平均化処理出力は第１偏差部１４のプラス入力端に供
給され、そのマイナス入力端にはパルスエンコーダ１５
により検出された速度検出出力の平均値ｎM（ｊ）が供
給される。
【００５３】第１偏差部１４の偏差出力は前述した（１
４）式により得られる可変ゲイン（Ｋｃ）部１０１に供
給され、ここで、低速になるほどゲインを低下させてか
ら補正ゲイン部１０１からオブザーバゲイン部１６に供
給される。その後の処理は前記実施例と同様である。
４）式により得られる可変ゲイン（Ｋｃ）部１０１に供
給され、ここで、低速になるほどゲインを低下させてか
ら補正ゲイン部１０１からオブザーバゲイン部１６に供
給される。その後の処理は前記実施例と同様である。
【００５４】図１０に示した実施例を用いると、速度制
御周期ｉと速度検出周期ｊとのタイミングずれによる誤
差を除去でき、速度推定の高精度化および安定化を図る
ことができる。また、可変ゲインとしたので低速から高
速まで速度制御系の安定化を図ることができる。
御周期ｉと速度検出周期ｊとのタイミングずれによる誤
差を除去でき、速度推定の高精度化および安定化を図る
ことができる。また、可変ゲインとしたので低速から高
速まで速度制御系の安定化を図ることができる。
【００５５】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
速度検出器にパルスエンコーダを用いた速度制御系の極
低速域において、エンコーダパルス間隔が速度制御周期
より長くなり、正確な速度情報が得られない状況でも速
度推定が可能となり、低速域の速度制御が最小次元オブ
ザーバと加算器を用いるだけ可能になり、しかも最小次
元オブザーバであるから調整要素が少なく調整が簡単に
なる。また、低分解のエンコーダを用いることができる
ため、低コスト化を図ることができる。
速度検出器にパルスエンコーダを用いた速度制御系の極
低速域において、エンコーダパルス間隔が速度制御周期
より長くなり、正確な速度情報が得られない状況でも速
度推定が可能となり、低速域の速度制御が最小次元オブ
ザーバと加算器を用いるだけ可能になり、しかも最小次
元オブザーバであるから調整要素が少なく調整が簡単に
なる。また、低分解のエンコーダを用いることができる
ため、低コスト化を図ることができる。
【００５６】さらに、この発明によれば、速度制御と速
度検出周期のタイミングずれによる誤差を除去して、速
度推定の高精度化および安定化が可能となり、しかも可
変ゲインとしたので、低速から高速までの速度制御系の
安定化を図ることが可能となる。
度検出周期のタイミングずれによる誤差を除去して、速
度推定の高精度化および安定化が可能となり、しかも可
変ゲインとしたので、低速から高速までの速度制御系の
安定化を図ることが可能となる。
【図１】速度推定の原理説明のブロック図、
【図２】速度推定の原理説明のブロック図、
【図３】エンコーダパルスと速度制御周期の関係を示す
説明図、
説明図、
【図４】最小次元オブザーバによる零速オブザーバの構
成図、
成図、
【図５】この発明の一実施例を示す構成説明図、
【図６】（ａ）は時間対速度の関係を示す特性図、
（ｂ）は時間対位置の関係を示す特性図、（ｃ）は時間
対パルス数の関係を示す特性図、（ｄ）は時間対速度平
均の検出値を示す特性図、
（ｂ）は時間対位置の関係を示す特性図、（ｃ）は時間
対パルス数の関係を示す特性図、（ｄ）は時間対速度平
均の検出値を示す特性図、
【図７】平均値算出の原理説明図、
【図８】ΔＴEj間の平均化説明図、
【図９】（ＴS−ΔＴEj-1）間の平均化説明図、
【図１０】この発明の他の実施例の要部を示す構成説明
図。
図。
１２…第１演算部、 １３…第２演算部 １４…第１偏差部、 １６…オブザーバゲイン １７…第２偏差部、 １９…速度アンプ、 ２０…加算器、 １００…平均化処理部、 １０１…可変ゲイン部。
Claims (4)
- 【請求項１】 電動機と、この電動機の速度をパルス出
力として送出する速度検出器と、最小次元の負荷トルク
推定値オブザーバを速度制御周期と速度検出周期とにお
ける離散系モデルに変換し、前記速度検出器から出力さ
れるパルス間隔での速度を推定する速度推定オブザーバ
とを備えたことを特徴とする電動機の速度制御装置。 - 【請求項２】 前記速度推定オブザーバは、トルク指令
と負荷トルク推定値との偏差をオブザーバモデル機械時
定数で積分してモデル出力推定値を得る第１演算部と、
この第１演算部で得られたモデル出力推定値からパルス
間隔における平均値を得る第２演算部と、この第２演算
部の出力と速度検出器から出力されるパルス変化時に求
まる平均値速度との偏差を算出する第１偏差部と、この
第１偏差部に得られる偏差値をオブザーバゲイン倍して
前記負荷トルク推定値を得るオブザーバゲイン部と、前
記第１演算部のモデル出力推定値と前記第１偏差部の偏
差値との偏差を求める第２偏差部と、この第２偏差部で
求められた偏差値と速度設定値との偏差値がフィードバ
ック信号として供給される速度アンプと、この速度アン
プの出力と前記オブザーバゲイン部の負荷トルク推定値
とを加算してトルク指令を得る加算部とからなる請求項
１に記載の電動機の速度制御装置。 - 【請求項３】 前記第２演算部は速度制御周期と速度検
出周期とのタイミングずれを補正する手段で構成したこ
とを特徴とする請求項２に記載の電動機の速度制御装
置。 - 【請求項４】 前記第１偏差部に得られた偏差値をオブ
ザーバゲイン倍する際に、そのゲインを可変可能として
オブザーバゲイン部に与えたことを特徴とする請求項２
又は３に記載の電動機の速度制御装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11558692A JP3196311B2 (ja) | 1991-05-20 | 1992-05-08 | 電動機の速度推定オブザーバ |
| DE69218826T DE69218826T2 (de) | 1991-05-20 | 1992-05-19 | System und Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung von elektrischen Motoren in extrem niedrigen Geschwindigkeitsbereichen unter Verwendung eines rotierenden Pulskodierers |
| TW81103905A TW221535B (ja) | 1991-05-20 | 1992-05-19 | |
| EP19920108454 EP0514847B1 (en) | 1991-05-20 | 1992-05-19 | System and method for controlling speed of electric motor in extremely low speed range using rotary pulse encoder |
| KR1019920008521A KR950014759B1 (ko) | 1991-05-20 | 1992-05-20 | 회전 펄스 인코더를 사용하여 극히 저속의 범위에서 전기 모터의 속도를 제어하기 위한 시스템 및 방법 |
| CN92103246A CN1026937C (zh) | 1991-05-20 | 1992-05-20 | 控制电机速度的***与方法 |
| US07/885,763 US5325460A (en) | 1991-05-20 | 1992-05-20 | System and method for controlling the speed of an electric motor in an extremely low speed range using a rotary pulse encoder |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3114229A JPH06237589A (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 電動機の速度制御装置 |
| JP3-114229 | 1991-05-20 | ||
| JP11558692A JP3196311B2 (ja) | 1991-05-20 | 1992-05-08 | 電動機の速度推定オブザーバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06284762A true JPH06284762A (ja) | 1994-10-07 |
| JP3196311B2 JP3196311B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=26453032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11558692A Expired - Lifetime JP3196311B2 (ja) | 1991-05-20 | 1992-05-08 | 電動機の速度推定オブザーバ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3196311B2 (ja) |
| CN (1) | CN1026937C (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101329359B (zh) * | 2007-06-21 | 2011-02-16 | 台达电子工业股份有限公司 | 多点平滑化马达速度估测方法 |
| JP5241413B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2013-07-17 | Ｊｕｋｉ株式会社 | ガントリ型ｘｙ位置決め装置の同期防振制御装置 |
| DE102010001710A1 (de) | 2010-02-09 | 2011-08-11 | Robert Bosch GmbH, 70469 | Verfahren zur Vorhersage der Dauer eines zukünftigen Zeitintervalls |
| CN102109855B (zh) * | 2010-12-21 | 2013-11-20 | 天津市亚安科技股份有限公司 | 一种用于调节云台电机速度曲线的方法及*** |
| CN103345277A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-10-09 | 青岛理工大学 | 除尘风机的自动调速装置 |
| CN109879128B (zh) * | 2017-12-06 | 2021-08-03 | 上海三菱电梯有限公司 | 电梯故障诊断方法 |
| EP3502029B1 (en) * | 2017-12-22 | 2021-10-27 | KONE Corporation | Method for maintenance of a transportation device, software program, and controller |
| CN110007226B (zh) * | 2018-12-06 | 2021-03-23 | 浙江大学台州研究院 | 一种大电流拉闸设备的角度和转矩测量装置 |
| CN113064071B (zh) * | 2018-12-06 | 2022-05-17 | 浙江大学台州研究院 | 一种针对大电流拉闸设备的角度和转矩测量*** |
| CN111240374B (zh) * | 2019-12-27 | 2023-10-31 | 深圳市合信自动化技术有限公司 | 一种微小速度检测的方法 |
-
1992
- 1992-05-08 JP JP11558692A patent/JP3196311B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-20 CN CN92103246A patent/CN1026937C/zh not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1026937C (zh) | 1994-12-07 |
| JP3196311B2 (ja) | 2001-08-06 |
| CN1067341A (zh) | 1992-12-23 |
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