JPH07227094A - Speed controller for motor - Google Patents
Speed controller for motorInfo
- Publication number
- JPH07227094A JPH07227094A JP6013898A JP1389894A JPH07227094A JP H07227094 A JPH07227094 A JP H07227094A JP 6013898 A JP6013898 A JP 6013898A JP 1389894 A JP1389894 A JP 1389894A JP H07227094 A JPH07227094 A JP H07227094A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- deviation
- output
- value
- unit
- 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
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed control device for an electric motor in an extremely low speed range of a speed control system using a pulse encoder as a speed detector.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art In a speed control system for a motor using a pulse encoder, an encoder pulse interval becomes longer than a speed control cycle in an extremely low speed range, and accurate speed information cannot be obtained in the speed control cycle. For this reason, it is known that the speed control system becomes unstable in the extremely low speed range as described below.
【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８（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８（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８（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８
（ｃ）のように狭くなってくる。図８（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８（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。A pulse encoder connected to the rotary shaft of the electric motor generates a pulse as shown in FIG. 8 (c) in the low speed region of the electric motor. That is, the rotation speed n M of the electric motor with respect to the time t in the low speed region changes linearly as shown in FIG. 8A, but the position θ with respect to the time t is curved as shown in FIG. 8B. Change. Therefore, the pulse obtained by the pulse encoder has a pulse interval as shown in FIG.
It becomes narrower as shown in (c). When the information changes from the pulse information of FIG. 8C, the average speed n Mj between the pulse intervals T pj is obtained as shown in FIG. 8D from the pulse interval T pj and the pulse change amount. Therefore, if the pulse interval T pj is longer than the speed control cycle, the speed during this period cannot be detected, and therefore the previous average speed n Mj-1 is used. Therefore, the deviation from the true value speed n M becomes large and the speed control becomes unstable.
【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。Japanese Patent Laid-Open No. 2-307384 discloses a means for improving the instability of speed control as described above.
【０００５】[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。As described above, in the speed control system using the pulse encoder, the speed control system becomes unstable in the extremely low speed range. This problem must be solved especially in applications requiring positioning accuracy such as servos and elevators. Therefore, in the past, resolvers and encoders with high pulse output have been used. However, such a method has a problem that the cost of the encoder and the like increases. Further, since the means for using the estimated load torque value described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-307384 is a full-dimensional observer method, there is a problem that gain adjustment is extremely difficult.
【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
電動機の速度制御が円滑にできるようにゲイン調整を容
易にし、かつ、速度推定の高精度化および安定化を図
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。The present invention has been made in view of the above circumstances, and facilitates gain adjustment so that speed control of a motor in an extremely low speed range can be smoothly performed by using a low resolution pulse encoder, and speed estimation can be performed. It is an object of the present invention to provide a speed control device for an electric motor, which achieves high accuracy and stabilization, and also enables stabilization of a speed control system from low speed to high speed.
【０００７】[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、第１発明は、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電動機の速度制御装置におい
て、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た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を速度推定値として
出力するものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a motor, a speed detector for sending the speed of the motor as a pulse output, and a minimum dimension load torque estimation. In the speed control device of the electric motor, which includes a speed estimation observer that converts the value observer into a discrete system model in the speed control cycle and the speed detection cycle, and estimates the speed at the pulse interval output from the speed detector, A first computing unit that obtains a model output estimated value obtained by integrating the deviation between the command and the load torque estimated value with an observer model mechanical time constant, and an average value at the pulse interval from the model output estimated value obtained by this first computing unit. A second calculation unit for obtaining the difference, a first deviation unit for calculating a deviation between the output of the second calculation unit and the average value speed obtained when the pulse output from the speed detector changes, An observer gain unit that obtains the load torque estimated value by multiplying a deviation value obtained in the deviation unit by an observer gain; and a deviation between the model output estimated value of the first calculation unit and the deviation value of the first deviation unit. 2 deviation part,
The deviation value obtained by the second deviation section is output as a speed estimation value.
【０００８】第２発明は、第２演算部が速度制御周期と
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
されたことを特徴とするものである。A second aspect of the invention is characterized in that the second arithmetic unit is constituted by means for correcting the timing deviation between the speed control cycle and the speed detection cycle.
【０００９】第３発明は、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も
のである。A third aspect of the invention is characterized in that, when the deviation value obtained in the first deviation section is multiplied by the observer gain, the gain is made variable and given to the observer gain section.
【００１０】第４発明は、速度推定オブザーバが、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た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を速度推定値として出力し、
前記速度検出器から出力されるパルスが入力されるまで
速度制御周期毎に予測速度を演算する予測速度演算部
と、この演算部で演算された予測速度と前記第２偏差部
で求められた速度推定値が供給され、第２偏差部から出
力される速度推定値が予測速度より大きくなったとき、
オン出力を送出し、予測速度が速度推定値より大きいか
等しくなったとき、オフ出力を送出するコンパレータ
と、このコンパレータがオン出力を送出したときは、予
測速度を速度推定値として出力し、コンパレータがオフ
出力を送出したときは、第２偏差部で求められた速度推
定値をそのまま出力する切換接点とを備えたものであ
る。According to a fourth aspect of the invention, the speed estimation observer obtains a model output estimated value obtained by integrating the deviation between the torque command and the load torque estimated value with the observer model mechanical time constant, and the first arithmetic unit. A second computing unit that obtains an average value in the pulse interval from the obtained model output estimated value; and a deviation between the output of the second computing unit and the average value speed obtained when the pulse output from the speed detector changes 1 deviation unit, an observer gain unit that obtains the load torque estimation value by multiplying the deviation value obtained in the first deviation unit by an observer gain, a model output estimation value of the first calculation unit, and the first deviation unit. A second deviation part for obtaining a deviation from the deviation value, and a second deviation part
The deviation value obtained in the deviation section is output as the speed estimation value,
A predicted speed calculation unit that calculates a predicted speed for each speed control cycle until a pulse output from the speed detector is input, a predicted speed calculated by this calculation unit, and a speed obtained by the second deviation unit. When the estimated value is supplied and the speed estimated value output from the second deviation portion becomes larger than the predicted speed,
A comparator that sends an ON output and sends an OFF output when the predicted speed is greater than or equal to the estimated speed value, and a comparator that outputs the predicted speed as an estimated speed value when this comparator sends an ON output. When the off output is transmitted, the switching contact which outputs the estimated speed value obtained by the second deviation portion as it is.
【００１１】[0011]
【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
て速度推定値を得るとともに、この速度推定値が予測速
度より大きくなったときは、予測速度を速度推定値と
し、予測速度が速度推定値より大きいか等しくなったと
きは、第２偏差部で求められた速度推定値をそのまま出
力するようにした。これにより、極低速域の電動機の速
度制御を安定に行うことができる。また、速度制御周期
と速度検出周期とのタイミングずれを補償することがで
きる。オブザーバゲイン倍することで、低速から高速ま
で速度制御系を安定化できる。When the motor speed is in the low speed range, the pulse interval from the speed detector becomes longer than the speed control cycle, and accurate speed information cannot be obtained. Therefore, the estimated speed between pulses is obtained by using the minimum-dimensional load torque estimated value observer to obtain the estimated speed value, and when the estimated speed value becomes larger than the predicted speed, the predicted speed is set as the estimated speed value. When the predicted speed is greater than or equal to the estimated speed value, the estimated speed value obtained by the second deviation unit is output as it is. As a result, the speed control of the electric motor in the extremely low speed range can be stably performed. Further, it is possible to compensate for the timing deviation between the speed control cycle and the speed detection cycle. By multiplying the observer gain, the speed control system can be stabilized from low speed to high speed.
【００１２】[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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a zero-speed observer using a load torque estimation observer (minimum dimension observer) that has been used conventionally will be described.
【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と速度ｎMとに偏差が発
生する。偏差は次式（１）式、（２）式で表わされる。(A) Principle of speed estimation, load torque estimation observer by minimum dimension observer has a structure as shown in FIG. Since the observer gain g has only a proportional element in the minimum dimension observer, a deviation occurs between the model output estimated value and the speed n M when the load torque τ L is applied. The deviation is expressed by the following equations (1) and (2).
【００１４】[0014]
【数１】 [Equation 1]
【００１５】[0015]
【数２】 [Equation 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。Since the observer gain g is a PI element in the full-dimensional observer, the estimated value of the model output and the speed n M are equal in the steady state. However, it does not hold during a transition such as a sudden load change. In order to perform speed estimation using a minimum-dimensional observer with fewer adjustment elements than the full-dimensional observer, the speed can be expressed by the following expression by modifying equation (2).
【００１７】[0017]
【数３】 [Equation 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。The relationship of equation (3) is added to FIG. 1 to estimate the speed from the block diagram of FIG.
【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。(B) When a pulse encoder is used as the speed estimation and speed detector in the zero speed range, the encoder pulse interval becomes longer than the speed control cycle in the extremely low speed range. FIG. 3 shows the relationship. In FIG. 3, Ts is a speed control cycle, Tp is an encoder pulse cycle, Td is Ts and Tp.
Is the difference. When the encoder pulse is input, the average value of the speed is obtained from the following equation (4) from the pulse period Tp.
【００２０】[0020]
【数４】 [Equation 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
均値であるため、モデル出力推定値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を推
定する。パルス間隔における速度平均値は次の（５）式
で求める。Since only the average value of the detected speed values can be detected, the observer is constructed in a discrete system as shown in FIG. 4 in consideration of this fact. In the block diagram of the zero-speed observer by the minimum-dimensional observer in FIG. 4, the speed detection value is an average value, and therefore the model output estimated value is also an average value during this period. The load torque estimated value is estimated using the deviation of this average value. The velocity average value in the pulse interval is calculated by the following equation (5).
【００２２】[0022]
【数５】 [Equation 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を電動機
の速度制御装置に適用した場合について述べる。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、加算器、予測速度演算部、カウ
ンタ、コンパレータ、切換接点および立上り検出部を設
けたものである。A case where the embodiment of the present invention using the zero-speed observer by the minimum dimension observer shown in FIG. 4 is applied to a speed control device for an electric motor will be described. FIG. 5 shows an embodiment of the present invention, in which a deviation device, a speed amplifier, an adder, a predicted speed calculation unit, a counter, a comparator, a switching contact and a rising detection unit are provided in the configuration diagram shown in FIG. Is.
【００２４】図５において、１０は速度推定オブザーバ
で、この速度推定オブザーバ１０は次のように構成され
ている。１１は偏差器で、この偏差器１１のプラス端に
はトルク指令τM※（ｉ）が供給され、そのマイナス端
には負荷トルク推定値が供給される。偏差器１１の偏差
出力は第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１２
ｃ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１３で演算された出力（パル
ス間隔における平均値）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が供給さ
れる。In FIG. 5, 10 is a speed estimation observer, and this speed estimation observer 10 is constructed as follows. Reference numeral 11 denotes a deviation device, the torque command τ M * (i) is supplied to the plus end of the deviation device 11, and the load torque estimated value is supplied to the minus end thereof. The deviation output of the deviation device 11 is input to the first calculation unit 12. The first calculation unit 12 divides the speed control cycle Ts by the model machine time constant T M *, a division unit 12a, an output of the division unit 12a, and an integrator 12.
and an adder 12b that adds the output of c. The model output estimated value calculated by the first calculation unit 12 is the second calculation unit 13 that obtains an average value in the pulse interval.
Entered in. The output (average value in the pulse interval) calculated by the second calculation unit 13 is supplied to the positive input end of the first deviation unit 14, and the average value of the speed detection output detected by the pulse encoder 15 is supplied to the negative input end thereof. Is supplied.
【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が供給
され、その出力には速度推定値が得られる。この速度推
定値は電動機の速度が極低速域にあるときに動作するコ
ンパレータ２３の第１入力端に供給される。コンパレー
タ２３の第２入力端には予測速度演算部２４からの予測
速度が供給される。予測速度演算部２４はカウンタ２５
が計数するパルス（図示しない発振器等から送出され
る）の速度制御周期Ｔｓ毎に次の（６）式で予測速度の
演算を行うものである。The deviation output of the first deviation unit 14 is supplied to the observer gain unit 16 where it is multiplied by a predetermined value to obtain a load torque estimated value at the output. The deviation output of the first deviation unit 14 is supplied to the negative input terminal of the second deviation unit 17. Second
The model output estimated value is supplied to the plus input terminal of the deviation unit 17, and the speed estimated value is obtained at the output. This estimated speed value is supplied to the first input terminal of the comparator 23 which operates when the speed of the electric motor is in the extremely low speed range. The predicted speed from the predicted speed calculator 24 is supplied to the second input terminal of the comparator 23. The predicted speed calculation unit 24 is a counter 25.
The predicted speed is calculated by the following equation (6) for each speed control cycle Ts of the pulse (transmitted from an oscillator or the like (not shown)) counted by.
【００２６】[0026]
【数６】 [Equation 6]
【００２７】カウンタ２５はパルスエンコーダ１５によ
り検出された速度検出パルス（周期Ｔｐ）の立上りを立
上り検出部２６で検出し、その出力でリセットされる。
従って、カウンタ２５はリセットされるまで予測速度演
算部２４に出力を送る。演算部２４で演算された予測速
度はコンパレータ２３に供給される。コンパレータ２３
は予測速度と速度推定値とを比較し、速度推定値が予測
速度より大きいときに、コンパレータ２３からリレーの
切換接点２７をオフ側からオン側に切換える出力を送出
し、速度推定値が予測速度より小さいときか、等しいと
きに、リレーの切換接点２７はオン側からオフ側に切換
えられる。これにより、速度推定オブザーバは切換接点
２７がオン側になったときには、予測速度を速度推定値
とし、切換接点２７がオフ側になったときには、第２偏
差部１７で求められた速度推定値をそのまま出力するこ
とになる。The counter 25 detects the rising of the speed detection pulse (cycle Tp) detected by the pulse encoder 15 by the rising detector 26 and is reset by the output thereof.
Therefore, the counter 25 sends an output to the predicted speed calculation unit 24 until it is reset. The predicted speed calculated by the calculation unit 24 is supplied to the comparator 23. Comparator 23
Compares the predicted speed with the estimated speed value, and when the estimated speed value is greater than the predicted speed, the comparator 23 outputs an output for switching the switching contact 27 of the relay from the off side to the on side, and the estimated speed value is the predicted speed. When they are smaller than or equal to each other, the switching contact 27 of the relay is switched from the on side to the off side. Accordingly, the speed estimation observer uses the predicted speed as the speed estimation value when the switching contact 27 is on, and the speed estimation value obtained by the second deviation unit 17 when the switching contact 27 is off. It will be output as is.
【００２８】上述のことから、第３偏差部１８のマイナ
ス入力端には電動機が極低速域にあるとき、すなわち切
換接点２７がオン側にあるときには、切換接点２７を介
して予測速度が供給され、切換接点２７がオフ側にある
ときには、速度推定値が供給される。一方、第３偏差部
１８のプラス入力端には速度設定値ｎM※（ｉ）が供給
され、第３偏差部１８の偏差出力が比例ゲインＫWC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。なお、電動機２２の高速域では（６）
式の予測速度が実速度より極めて大きくなるので、リレ
ーの切換接点はオフ側に切換わったままになる。From the above, when the electric motor is in the extremely low speed range, that is, when the switching contact 27 is on, the predicted speed is supplied to the negative input end of the third deviation portion 18 through the switching contact 27. When the switching contact 27 is on the off side, the estimated speed value is supplied. On the other hand, the speed setting value n M * (i) is supplied to the positive input terminal of the third deviation unit 18, and the deviation output of the third deviation unit 18 is supplied to the speed amplifier 19 of the proportional gain K WC . The output of the speed amplifier 19 and the estimated load torque value are added by the adder 20 to obtain a torque command τ M
* Get The torque command τ M * is deviated from the load torque by the fourth deviation unit 21 and supplied to the electric motor 22 to control the speed thereof. In the high speed range of the electric motor 22, (6)
Since the predicted speed of the equation is much higher than the actual speed, the relay switching contacts remain switched off.
【００２９】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
力推定値を得る。次にこの推定値からパルス間隔におけ
る平均値を求め、パルス変化時に求まる速度平均値との
偏差を算出する。この偏差をオブザーバゲイン（ｇ）倍
して負荷トルク推定値を求める。その後、オブザーバモ
デル出力推定値と第１偏差部１４の出力との偏差を第２
偏差部１７で求めることによりパルス間の速度を推定し
て速度推定値を得る。In the embodiment configured as described above,
The model output estimated value is obtained by integrating the deviation between the torque command τ M * (i) and the load torque estimated value with the observer model mechanical time constant T M *. Next, the average value at the pulse interval is calculated from this estimated value, and the deviation from the average speed value obtained when the pulse changes is calculated. This deviation is multiplied by the observer gain (g) to obtain the load torque estimated value. After that, the deviation between the observer model output estimation value and the output of the first deviation unit 14 is set to the second value.
The velocity between pulses is estimated by the deviation unit 17 to obtain a velocity estimated value.
【００３０】この速度推定値はコンパレータ２３の第１
入力端に供給され、この速度推定値がコンパレータ２３
の第２入力端に供給される予測速度演算部２４の予測速
度より小なくなるか、等しくなるときに、リレーの切換
接点２７はオン側からオフ側に切換わり、速度推定値が
予測速度より大きくなると、リレーの切換接点２７は図
示とは異なる接点（ＯＮ側）に切換えられる。予測速度
は図６に示すように、（６）式からｉ回目まで演算され
ると、この予測速度は速度推定値より小さくなる。すな
わち、予測速度＜速度推定値になると、その時点でコン
パレータ２３からリレーの切換出力が送出されて切換接
点２７は図示とは異なる接点（ＯＮ側）に切換接続され
る。これにより、第３偏差部１８のマイナス入力端には
速度推定値に替わって予測速度が供給される。これを図
示したものが、図７で、実線は速度推定値のカーブで、
点線が予測速度のカーブであり、一点鎖線は速度予測値
を変更したときのカーブである。従って、極低速域では
当初速度推定値のカーブに従って電動機は駆動される
が、速度推定値が予測速度より大きく（時点ｔ1，ｔ2）
なると、電動機は図７の一点鎖線で示す速度（予測速度
と同じ）によって運転されるようになる。このため、電
動機は極めて円滑に始動されるようになる。図７はこの
様子を示す特性図で、速度検出周期Ｔｐによりカウンタ
２５がリセットされるので、次第に電動機の速度が増加
して行くことを示したものである。This speed estimation value is the first value of the comparator 23.
It is supplied to the input end, and this speed estimation value
When the speed is less than or equal to the predicted speed of the predicted speed calculator 24 supplied to the second input terminal of the relay switching contact 27 of the relay switches from the ON side to the OFF side, and the estimated speed value is larger than the predicted speed. Then, the switching contact 27 of the relay is switched to a contact (ON side) different from that shown. As shown in FIG. 6, when the predicted speed is calculated from the equation (6) up to the i-th time, the predicted speed becomes smaller than the speed estimated value. That is, when the predicted speed <the estimated speed value, the switching output of the relay is sent from the comparator 23 at that time, and the switching contact 27 is switched and connected to a contact (ON side) different from that shown in the drawing. As a result, the predicted speed is supplied to the negative input end of the third deviation unit 18 in place of the estimated speed value. This is illustrated in Fig. 7, where the solid line is the curve of the estimated speed value.
The dotted line is the curve of the predicted speed, and the dashed-dotted line is the curve when the predicted speed value is changed. Therefore, in the extremely low speed region, the motor is driven according to the curve of the initial speed estimation value, but the speed estimation value is larger than the predicted speed (time points t 1 and t 2 ).
Then, the electric motor is operated at the speed indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 7 (same as the predicted speed). Therefore, the electric motor can be started very smoothly. FIG. 7 is a characteristic diagram showing this state, and shows that the speed of the electric motor gradually increases because the counter 25 is reset at the speed detection cycle Tp.
【００３１】なお、図５において、速度アンプ１９はＰ
Ｉ要素としてもよい。また、負荷トルク推定値∧τ
L（ｊ）を加算器２０にて加算して外乱トルク補償を行
う構成となっているが、加算器２０を除去し、速度アン
プ１９の出力をそのままトルク指令τM＊としてもよ
い。In FIG. 5, the speed amplifier 19 has a P
It may be an I element. Also, the estimated load torque ∧τ
Although the disturbance torque compensation is performed by adding L (j) in the adder 20, the adder 20 may be removed and the output of the speed amplifier 19 may be used as it is as the torque command τ M *.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
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
の速度制御が円滑にできるようにゲイン調整を容易に
し、かつ、速度推定の高精度化および安定化を図り、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得ることができる。As described above, according to the present invention,
A low-resolution pulse encoder is used to facilitate gain adjustment so that speed control of motors in the extremely low speed range can be performed smoothly, and speed estimation can be performed with high precision and stability, and speed control from low speed to high speed. It is possible to obtain a speed control device for an electric motor that enables stabilization of the system.
【図１】速度推定の原理説明のブロック図、FIG. 1 is a block diagram illustrating the principle of speed estimation,
【図２】速度推定の原理説明のブロック図、FIG. 2 is a block diagram illustrating the principle of speed estimation,
【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、FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between an encoder pulse and a speed control cycle,
【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、FIG. 4 is a block diagram of a zero-speed observer using a minimum-dimensional observer,
【図５】この発明の一実施例を示す構成説明図、FIG. 5 is a structural explanatory view showing an embodiment of the present invention,
【図６】予測速度算出手段を述べるためのタイムチャー
ト、FIG. 6 is a time chart for describing a predicted speed calculation means,
【図７】図６により算出された予測速度で速度推定値を
補正したときの特性図、FIG. 7 is a characteristic diagram when the estimated speed value is corrected with the predicted speed calculated in FIG. 6,
【図８】（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。FIG. 8A is a characteristic diagram showing a relationship between time and speed,
(B) is a characteristic diagram showing a time-position relationship, (c) is a characteristic diagram showing a time-pulse number relationship, and (d) is a characteristic diagram showing a time-velocity average detection value.
１２…第１演算部 １３…第２演算部 １４…第１偏差部 １５…パルスエンコーダ １６…オブザーバゲイン部 １７…第２偏差部 ２２…電動機 ２３…コンパレータ ２４…予測速度演算部 ２５…カウンタ ２６…パルス立上り検出部 ２７…切換接点 12 ... 1st operation part 13 ... 2nd operation part 14 ... 1st deviation part 15 ... Pulse encoder 16 ... Observer gain part 17 ... 2nd deviation part 22 ... Electric motor 23 ... Comparator 24 ... Predicted speed operation part 25 ... Counter 26 ... Pulse rising detector 27 ... Switching contact
Claims (4)
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
とを備えた電動機の速度制御装置において、 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た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を速度推定値として出力す
ることを特徴とする電動機の速度制御装置。1. A motor, a speed detector for sending the speed of the motor as a pulse output, and a minimum dimension load torque estimated value observer is converted into a discrete system model in a speed control cycle and a speed detection cycle, and the speed is calculated. In a motor speed controller equipped with a speed estimation observer that estimates the speed at the pulse interval output from the detector, model output estimation by integrating the deviation between the torque command and the load torque estimated value with the observer model mechanical time constant First to get the value
The calculation unit, the second calculation unit that obtains the average value in the pulse interval from the model output estimated value obtained by the first calculation unit, and the output of the second calculation unit and the pulse change output from the speed detector A first deviation unit that calculates a deviation from the average value speed, an observer gain unit that multiplies the deviation value obtained by the first deviation unit by an observer gain to obtain the load torque estimated value, and a model of the first calculation unit. Output estimation value and the first
A speed control device for an electric motor, comprising: a second deviation part that obtains a deviation from a deviation value of the deviation part; and a deviation value obtained by the second deviation part is output as a speed estimation value.
おいて、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
する電動機の速度制御装置。2. The speed control device for an electric motor according to claim 1, wherein the second calculation unit is configured by means for correcting a timing deviation between the speed control period and the speed detection period. .
装置において、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電動機の速度
制御装置。3. The speed control device for an electric motor according to claim 1, wherein when the deviation value obtained in the first deviation section is multiplied by the observer gain, the gain is made variable and is given to the observer gain section. A speed control device for an electric motor.
おいて、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
した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
偏差値を速度推定値として出力し、前記速度検出器から
出力されるパルスが入力されるまで速度制御周期毎に予
測速度を演算する予測速度演算部と、この演算部で演算
された予測速度と前記第２偏差部で求められた速度推定
値が供給され、第２偏差部から出力される速度推定値が
予測速度より大きくなったとき、オン出力を送出し、予
測速度が速度推定値より大きいか等しくなったとき、オ
フ出力を送出するコンパレータと、このコンパレータが
オン出力を送出したときは、予測速度を速度推定値とし
て出力し、コンパレータがオフ出力を送出したときは、
第２偏差部で求められた速度推定値をそのまま出力する
切換接点とを備えたことを特徴とする電動機の速度制御
装置。4. The motor speed control device according to claim 1, wherein the speed estimation observer obtains a model output estimation value by integrating a deviation between the torque command and the load torque estimation value with an observer model mechanical time constant. Section, a second computing section that obtains an average value in the pulse interval from the model output estimated value obtained by the first computing section, and an average obtained when the output of the second computing section and the pulse output from the speed detector change. A first deviation unit that calculates a deviation from the value speed, an observer gain unit that multiplies the deviation value obtained in the first deviation unit by an observer gain to obtain the load torque estimated value, and a model output of the first calculation unit A second deviation portion for obtaining a deviation between the estimated value and the deviation value of the first deviation portion, and a deviation value obtained by the second deviation portion is output as an estimated speed value, and a pulse is output from the speed detector. But A predicted speed calculation unit that calculates a predicted speed for each speed control cycle until input, a predicted speed calculated by this calculation unit, and the estimated speed value calculated by the second deviation unit are supplied to the second deviation unit. When the speed estimated value output from is greater than the predicted speed, the ON output is sent, and when the predicted speed is greater than or equal to the speed estimated value, the comparator that sends the OFF output and this comparator outputs the ON output. When sending out, the predicted speed is output as a speed estimated value, and when the comparator sends off output,
A speed control device for an electric motor, comprising: a switching contact that outputs the estimated speed value obtained by the second deviation unit as it is.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6013898A JPH07227094A (en) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Speed controller for motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6013898A JPH07227094A (en) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Speed controller for motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07227094A true JPH07227094A (en) | 1995-08-22 |
Family
ID=11845995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6013898A Pending JPH07227094A (en) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Speed controller for motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07227094A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016017953A (en) * | 2014-07-11 | 2016-02-01 | 株式会社日立ビルシステム | Motor speed detection device |
-
1994
- 1994-02-08 JP JP6013898A patent/JPH07227094A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016017953A (en) * | 2014-07-11 | 2016-02-01 | 株式会社日立ビルシステム | Motor speed detection device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0514847B1 (en) | System and method for controlling speed of electric motor in extremely low speed range using rotary pulse encoder | |
| US4680518A (en) | Servomotor velocity control method | |
| KR920002347B1 (en) | Velocity control system | |
| JPS61116986A (en) | Speed control system | |
| JPS63148314A (en) | Controller for semiclosed loop servo control system | |
| JP3196311B2 (en) | Motor speed estimation observer | |
| KR20000057367A (en) | Synchronous controller | |
| KR0129596B1 (en) | Speed estimating observer | |
| JPH07227094A (en) | Speed controller for motor | |
| JPH027276B2 (en) | ||
| KR0163609B1 (en) | Speed control apparatus of a motor | |
| JPH05146188A (en) | Motor speed controller | |
| JP2728499B2 (en) | Motor speed control device | |
| JP3213796B2 (en) | Servo motor controller | |
| JP2001178166A (en) | Speed control apparatus for motor | |
| JPH06237589A (en) | Speed controller of motor | |
| JPS6337597B2 (en) | ||
| JP3111798B2 (en) | Variable speed drive | |
| JP3166219B2 (en) | Motor speed control device | |
| JPH07337100A (en) | Torque controller in vector control system for induction motor | |
| JP2564326B2 (en) | Digital position servo system | |
| KR920006163B1 (en) | Displacement control method | |
| JP3230352B2 (en) | Motor speed control device | |
| JP3207723B2 (en) | Servo control device | |
| JP2001069786A (en) | Method for estimating load torque and torque controller |