JPS6126486A - ロ−ル駆動制御装置 - Google Patents

ロ−ル駆動制御装置

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JPS6126486A
JPS6126486A JP14719284A JP14719284A JPS6126486A JP S6126486 A JPS6126486 A JP S6126486A JP 14719284 A JP14719284 A JP 14719284A JP 14719284 A JP14719284 A JP 14719284A JP S6126486 A JPS6126486 A JP S6126486A
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motor
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speed
control device
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Kunio Miyaji
邦夫 宮地
Kohei Onishi
公平 大西
Tetsumi Harakawa
哲美 原川
Tadao Kawaguchi
忠雄 川口
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Nippon Steel Corp
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/282Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling field supply only

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、駆動電動機、中間軸、及びロールで構成され
るロール駆動系の制御装置に関する。
従来技術と問題点 冷間タンデムミルに代表される圧延機ロール駆動系は第
1図に示すように駆動直流電動機10、中間軸14及び
圧延ロール12から構成されている。
この様な機械系では、駆動電動機の慣性J1、ロールの
慣性J2及び中間軸の剛性から決定される軸ねじり共振
点が存在する。一方圧延機速度制御装置は、圧延される
ストリップの板厚精度を良好にするために高応答性が要
求され、この値は30rad/ sec程度が必要とさ
れている。軸ねじり共振点と速度制御装置の応答周波数
範囲が離れていれば問題ないが、冷間圧延機の場合は両
者が接近しており、この状態で速度制御装置の高応答化
を実施した時には、軸ねじり振動トルクの極大化、軸寿
嘉劣化、及びスl−IJツブ板厚精度不良となる。
このために、軸ねじり振動を抑制すべ〈従来以下の2方
法が実施されている。■速度制御装置の応答性を下げ、
軸ねじり振動トルクを抑制する。■機械系を改造し、軸
ねじり共振点を高くする。しかしながら上記■の方法で
は板厚精度を保証できず、又■の方法では、設備費が高
く、実際的ではないという問題があり、本質的な解決策
となっていない。
ロール駆動系の軸ねじり振動問題に対し近年、新しい速
度制御方法が開発され、実機化されている。この速度制
御方法を説明するに、第2図は第1図の機械系の軸捩り
角θ等の変数を推定する演算ユニットの概要を示す。こ
の図のパラメータa1〜a5.などは下式で表わされる
J+        Jl KS               KTb3−−γ十
□β+1.   bn=−□βJ+         
      JsKsは軸捩り剛性係数であり、KTは
電動機10のトルク係数で、磁束をφ、定数をKとして
にφで表わされる。α、β、γはパラメータ、そしてJ
l及びJ2は前述のように電動機及びロールの慣性モー
メントである。なお第1図のiaは電機子電流、Vaは
電動機へ印加する電圧、Raは電機子抵抗、Laは電機
子インダクタンス、ifは界磁電流、ω1は電動機回転
速度、ω2はロールの回転速度、τLは負荷トルクであ
り、ハツト(゛)は推定値を示す。第1図の機械系の負
荷トルτL、θ、ω2が第2図で算出できることは特願
昭59−34037で説明した通りである。
第2図の如き演算ユニット(オブザーバという)を用い
ると軸捩り振動を抑制する速度制御系を容易に構成でき
、その例を第3図に示す。オブザーバ20は第2図のそ
れと同じであるが、本制御系△ では負荷トルクの推定値τLは使用しないので、AL算
出部分は除いてよい。ωrは電動機回転速度ω1に対す
る基準速度であり、K1−に5は駆動系の定数から決定
される固定ゲインである。上記既出願の明細書で説明し
たように電動機印加電圧Vaを下式(11 %式% にすると軸捩り振動の抑制を図った速度制御を行なうこ
とができ、第3図の加算点22までの部分は(11式を
演算する部分である。なお軸捩り振動とは軸捩り角θの
微小変動をい一1θとω2を負帰還することで軸捩り振
動を抑制でき、単なるθの負帰還でω2は負帰還しない
とθ−0なる制御が行なわれ、トルクが伝達されなくな
ってしまう。
ブロック24は電機子回路を示しており、逆起電圧係数
Keに電動する回転速度ω鬼を乗したものが電機子逆起
電圧であり、これを電動機印加電圧Vaより引き、La
S+Raで割ったものが電機子電流iaである。iaに
に↑を乗ずれば電動機発生トルクとなり、電動機回転速
度ω2は該トルクよりKsθを引いたものに1/J+3
を乗じたもの、軸捩り角θは(ω1−ω2)/Sとなる
またロール回転速度ω2は(Ksθ−τL) / J 
2Sである。
一般に、直流電動機を用いた駆動系においては高速領域
では界磁電流を減少させる即ち弱め界磁を行なうのが普
通である。しかしこの弱め昇磁状態では第3図のトルク
係数KTが第4図に示すように変化し、第3図人、出力
端間(ωr、ω2間)の伝達関数が変化する。これは安
定性などに好ましくない影響を与える。またオブザーバ
20の係数b2.ba、baは上記のようにKTに比例
するから、これらも変化し、そのま\ではロール速度ω
2及び軸捩り角θの推定に誤差を生じる。
発明の目的 本発明はか−る点を可及的に簡単な手段で改善しようと
するものである。
発明の構成 本発明は、中間軸を介してロールを駆動する直流電動機
の回転速度に対する基準回転速度を入力され、該直流電
動機の電機子電流及び回転速度、中間軸の捩り角、及び
ロール回転速度をそれぞれ所定の利得で負帰還されて、
軸捩り振動を抑止しながら直流電動機の回転速度を基準
回転速度に等しくなるよう制御するロール駆動制御装置
において、該直流電動機の弱め界磁制御に□よるトルク
係数の変化による伝達関数の変化を打消すように、該伝
達関数中でトルク係数と結合する前記利得の項を弱め界
磁率に応じて修正する手段を設けたことを特徴とするが
、次に実施例を参照しながらこれを説明する。
発明の実施例 第3図の速度設定値ωrに対するロール回転速度ω2の
伝達関数ω2(S)/ω「 (S)は次の(2ン。
(3)式で示される。
ωr (s)   ρ (S) ρtsl=J + J2LaS  +J + J 2 
 (Ra+Ka)  S十(LaKs (J + +J
 2) +J 2 KrK3) S+  ((Jl+J
2)  (Ra+に4)Ks+に7 J2  (Kl 
+に5) l S2十KTKS(K2+ K3) S’
 + KTKsK 5・・・(3)(2)式のμ(S)
はオブザーバ20による影響を示す項であるが、こ−で
は一定とすると、(2)式及q(3)式から分るように
トルク係数KTは単独では現われず、KTK5.KTK
3.に7に+、KTK2というようにに+−’に3.K
aとペアをなして現ねれる。本発明ではこの点に着目し
、K1−に3゜K5を界磁電流ifで調整して、ifが
変っても上記ペアは変らず、従って01〜02間伝達関
数はifが変っても不変になるようにする。第5図にそ
の実施例を示す。
第5図で26は除算器であり、加算点22の出力Aを弱
め界磁率Bで割って前述の補正を行なう。
即ち加算点22の出力Aは前記(2)、(3)式のKT
を含む項の全てを含んでいるからこれを弱め界磁率Bで
割っておけば、それに第3図のトルク係数KTを乗じた
ものは弱め界磁に無関係になり、ひいては01〜02間
伝達関数を弱め界磁に無関係に一定にすることができる
。トルク係数KTはゲインに4とはペアを作らないから
、第3図では加算点22へ入力させていた)(aiaは
該加算点22へは入力させず、除算器26の後に加算点
28を追加してこ\へ入力する。なおトルク係数はにψ
で表わされるものであり、φoci・fとすれば界磁電
流ifに比例する。従って演算器30で、全界磁のとき
の界磁電流ifoで現在の界磁電流ifを割ってB=i
f/ifoを求め、これでAを割ればKTに対する弱め
界磁補正をすることができる。
飽和を考えると1focφではないから、厳密には界磁
電流ifを入力されて界磁々束φを生じる関数発生器を
用意しておき、第5図のifは該関数発生器の出力にす
るとよい。なおこの場合は演算器30にセントするif
oは全界磁々束φOとする。
オブザーバ20に対する弱め界磁補正は第6図の如くし
て行なうことができる。°即ちオブザーバでトルク係数
KTと関係するのはパラメータb2゜ba、bsのみで
あるからこの経路に乗算器32゜34.36を設け、ま
た界磁電流ifを界磁々束φに変換する関数発生器38
を設け、パラメータb2−に↑α/J+=にφα/J+
、b4=  KTβ/J+=にφβ/J+、bs=  
K7γ/ J +=−にφr / J Iはφを除いた
b2′−にα/J1゜b4’=−にβ/J l、 b 
a’ =−Kr/J Iとしておく。このようにすれば
乗算器32,34゜36でb2’ 、ba’ 、bs’
 と関数発生器38の出力φとを乗じたものはb2.b
a、b6となり、実際の界磁束に応じた正しい値のもの
となっててL′、θ、ω2に推定誤差はなくなる。
前記第5図はアナログ回路で構成すると第7図のように
なる。4oは加算積分器で、第5図のωr−ω1を求め
る加算点とその差のK a / Sつまり積分を行なう
積分器に相当する。42は加減算器−で、第5図の加算
点22に相当する。44は加減1器で、第5図の加算点
28に相当する。46゜4B、50.52はパラメータ
に3.、に2.Kl。
K4に相当する乗算器である。54は割算器で第5図の
それ26に相当する。
ところで割算器は一般に精度がよくない。第8図は割算
器の代りに乗算器を使用して精度向上を図っている。5
8は該乗算器、56は加算器である。乗算器58のゲイ
ンをH(if) 、加算器56のゲインをGとすると、
これらで構成される回路の伝達関数Goは次の(4)式
とな・る。但し、V l +v2は加算器42.56の
出力である。
[v + −V 2 H(if) G=v 2G〉〉1
とすると つまりこの乗算器58と加算器56は第7図の割算器5
4と同じ機能を果す。次に圧延ロール駆動系ではインパ
クト時などに電機子電流が大きく変動する。また軸捩り
振動の抑制を図ったりすると電機子電流の変化が激しく
なる。電機子電流が過大になると焼損事故を招き、また
過激な変化をすると整流子においてフランシュオーバー
などの事故が発生する。従って電機子電流には制限を加
える必要があり、これには電動機印加電圧vaを調整す
るのが有効である増幅器60はこの目的のもので、出力
が正、負電圧Vp、VN、ポテンショメータ62.64
で定める正、負基準電圧を越えるとダイオード66.6
8が導通して負帰還量を増大し、増幅器60の利得を制
限して出力Va”の増大を抑える。こうして電流制限が
行なわれる。
またこの第8図の回路では電機子電流iaの負帰還ルー
プの抵抗70に、コンデンサ72と抵抗74からなる微
分回路が並列に挿入されており、これにより電機子電流
の変化dia/dtが制御される。
即ちdia/dtが天であると該微分回路を通して強い
負帰還がか\す、電機子電流の変化を抑制する。
発明の詳細 な説明したように本発明ではトルク定数の変化を補正す
るようにしたので軸捩り振動抑制つき速度制御系のロー
ル駆動直流電動機を弱め界磁領域にしても円滑に該制御
系を動作させることができ、動作範囲を拡げることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はロール駆動系の等価回路図、第2図は第1図か
らτL、θ、ωlを算出するオブザーバのスケルトン図
、第3図は第1図のロール駆動系に対する軸捩り振動抑
制手段付き速度制御装置のブロック図、第4図はトルク
定数の変化を示すグラフ、第5図〜第8図は本発明の実
施例要部を示すブロック図である。 図面で14は中間軸、12はロール、10は直流電動機
、26はトルク定数修正手段の割算器、56及び58は
同加算器及び乗算器で売る。 出 願 人   新日本製鐵株式会社 代理人弁理士  青  柳    稔 第1図 第2図 (L)1 第3図 ω1 第5図 第6図 で 第7図 第8図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)中間軸を介してロールを駆動する直流電動機の回
    転速度ω_1に対する基準回転速度ω_rを入力され、
    該直流電動機の電機子電流ia及び回転速度ω_1、中
    間軸の捩り角θ、及びロール回転速度ω_2をそれぞれ
    所定の利得K_1〜K_5で負帰還されて、軸捩り振動
    を抑止しながら直流電動機の回転速度を基準回転速度に
    等しくなるよう制御するロール駆動制御装置において、 該直流電動機の弱め界磁制御によるトルク係数K_Tの
    変化による伝達関数の変化を打消すように、該伝達関数
    中でトルク係数K_Tと結合する前記利得にK_1〜K
    _3、K_5の項を弱め界磁率に応じて修正する手段を
    設けたことを特徴とするロール駆動制御装置。
  2. (2)軸捩り角及びロール回転速度は、直流電動機の電
    機子電流及び回転速度を入力される演算装置により算出
    され、該演算装置のトルク係数を含む項も、弱め界磁に
    従って修正されるようにしてなることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のロール駆動制御装置。
  3. (3)トルク定数を修正する手段は、基準回転速度ω_
    r、直流電動機の回転速度ω_1、軸捩り角の推定値■
    、ロール回転速度の推定値■_2を入力されて(ω_r
    −ω_1)K_5/S−K_3ω_1−K_1■−K_
    2■_2=Aを求める回路の後に挿入され、弱め界磁率
    Bで該Aを割る除算器として構成されたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のロール駆動制御装置。
  4. (4)トルク定数を修正する手段は、基準回転速度ω_
    r、直流電動機の回転速度ω_1、軸捩り角θ、ロール
    回転速度ω_2を入力されて(ω_r−ω_1)K_5
    /S−K_3ω_1−K_1θ−K_2ω_2を求める
    回路の後に挿入され該回路の出力を一方の入力端に受け
    る加算回路と、該加算回路の出力を弱め界磁時の界磁電
    流倍してそれを該加算回路の他方の入力に加える乗算器
    で構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載のロール駆動制御装置。
JP14719284A 1984-07-16 1984-07-16 ロ−ル駆動制御装置 Granted JPS6126486A (ja)

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JPS6126486A true JPS6126486A (ja) 1986-02-05
JPH0517795B2 JPH0517795B2 (ja) 1993-03-10

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6278094U (ja) * 1985-11-05 1987-05-19
JP2011115825A (ja) * 2009-12-04 2011-06-16 Nippon Steel Corp 圧延機の軸ねじれ振動抑制制御方法

Citations (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4922516A (ja) * 1972-06-29 1974-02-28
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JPS57132789A (en) * 1981-02-09 1982-08-17 Fuji Electric Co Ltd Speed controlling device for motor

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