JPS6248284A - 電動機の制御方法 - Google Patents

電動機の制御方法

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JPS6248284A
JPS6248284A JP60186092A JP18609285A JPS6248284A JP S6248284 A JPS6248284 A JP S6248284A JP 60186092 A JP60186092 A JP 60186092A JP 18609285 A JP18609285 A JP 18609285A JP S6248284 A JPS6248284 A JP S6248284A
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speed
signal
electric motor
feedback signal
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JP60186092A
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Masayuki Nashiki
政行 梨木
Satoshi Eguchi
悟司 江口
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Okuma Corp
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Okuma Machinery Works Ltd
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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】 産業上の利用分野 この発明は電動機の制御方法に関し5殊に電動機の速度
制御性能を改善するのに好適な制御方法に関するもので
ある。
発明の背景 電動機を制御する方法として、電動機の出力を測定し、
該測定値と目標値との偏差が零となるように電動機の駆
動電力を制御するフィードバッタ制御方法が知られてい
る。例えば、電動機の回転速度をタコジェネレータ等の
速度検出器で計;til+ シて速度帰還信号を11)
、更に電動機の回転子位置をパルスジェネレータ等の位
置検出器で検出して位置帰還信号を得る2重フィードバ
ック制御方法がこれである。また」二部の速度検出器を
省略し1位置検出器からの信号の一定時間当りの変化量
から電動機の速度を算出し、これから速度帰還信号を得
るフィードバック制御方法もある。これを第2図を参照
して説明する。
第2図において1例えばブラシレス3相交流電動機1の
3相電流の各々は、乗算器2,3.4から出力される電
流指令から、電流検出器5,6.7の検出信号である電
流帰還を減算器8,9.10にて減算し、更に増幅器1
1,12.13で電力増幅して電動機上に供給するよう
になっている。
この電動機1には位置検出器14が機械的に連結され、
この位置検出器14から構成される装置帰還信号は、減
算器15、速度検出回路16および3相正弦波発生器1
7に夫々入力される。減算器15は回転子位置指令から
位置帰還を減算して、速度指令を出力し、減算器18は
この速度指令によって、速度検出回路16から出力され
る速度帰還を減算する。この減算器18の出力をPiD
補償器19で増幅し、3相正弦波発生器17から出力さ
れる位相が173づつ異なる正弦波と、PiD補償器1
9から出力される電流指令値とを前記の各乗算器2,3
.4に入力している。
第3図は、位置検出器の一例であるレゾルバの説明図で
ある。レゾルバは1.電気的に90’の位置に同じ巻線
を配置した2相の1次巻線20.21と、1相の2次巻
線22とを有している。そして1次巻線20に角周波数
をω、電圧最大値をvlとする瞬間電圧値=V、sin
ωtの交流正弦波を与え、1次巻線21にこれと90’
移相した瞬間電圧値=VICosωtの交流余弦波を与
えると、2次巻線22に誘起される出力信号は、電圧最
大値を■2゜レゾルバの回転角をθとすると、 V2sinωを参cosθ+V2cosωt−5in(
−〇)=V2sin(ωt−θ)−(1)の正弦波信号
が得られる。これは、1次巻線1の励磁信号に対して1
位相が「θ」だけずれた信号である。
従ってレゾルバの回転角、すなわち電動機1の回転子位
置は、1次巻線の励磁信号と2次巻線の出力信号との位
相差で検出され、電動機1の速度ヤは、第4図に示すタ
イミングT1とT2とにおけるレゾルバの回転角が夫々
θ1.θ2である場合、第2図の速度検出回路16で ヤ=02−01 ・・・(2) 2− T1 の算出式に基づいて求められる。
このように従来のフィードバック制御では、速度情報を
電動機の出力側から得ているので、その速度情報は現時
点での実際の速度に対して過去の情報と°なる。このた
めフィードバック制御では、必然的に応答遅れが生ずる
ものである。特に、速度情報を位置検出器から間接的に
検出する場合には、更に算出時間等の要素が加わるため
、速度制御性能が劣化してしまう欠点がある。
発明の目的 本発明は、前述した従来技術に内在している欠点に鑑み
、これを好適に解決するべく提案されたものであって、
その目的とするところは、速度制御性能が優れた新規な
電動機の制御方法を提供するにある。
発明の構成 本発明は6制御対象となる電動機の電流指令値(トルク
指令値)が電動機の加速度を決定する要素であることに
着目し、電動機速度が急激に変化することを電流指令値
により事前に推測し、電流指令値を演算処理した信号を
速度帰還信号として使用することを内容とする。
作用 上記の構成とすることにより、電動機の速度変化を事前
に推測して電流指令値を速度変化に応じて適切に制御す
ることができ、制御系の速度制御性能が良好に向上する
なお本発明の制御方法は、オープンループの制御系に適
用してもよく、またフィードバック制御系と併用するこ
ともできる。
実施例 次に本発明に係る電動機の制御方法につき、その一実施
例を挙げて、第1図を参照しながら説明する。なお第1
図において、第2図に関連して既に示した装置と同じ装
置については、同一符号を付してその説明を省略し、異
なる部分についてのみ説明する。
本実施例では、速度検出器FIf!11Gで位置帰還信
号から求めた速度検出信号をローパスフィルタ(LPF
)25を通して高周波成分を漉去し、これを加算器26
に加えている。そしてPiD補償器19から出力される
電流指令値(トルク指令値)を積分器27を通して積分
し、次に増幅器28で増幅した後、この増幅した信号か
ら低周波成分をバイパスフィルタ(HPF)29で漉去
して加算器26に加えている6またこの加算器26の出
力信号は、速度帰還信号として減算器18の減算側に入
力している。なおバイパスフィルタ29の代りに、バン
ドパスフィルタを使用してもよい。
一般に電動機の出力トルクTと、電動機の回転角速度ω
との間には、次の関係式が成立する。
T=J沌旦+D・ω+K ・・・(3)t ここに、J:電動機ロータおよび負荷のイナーシャ D:粘性抵抗 に:Ii擦トルク この第(3)式の右辺第2項、第3項に現われる粘性抵
抗りと摩擦抵抗には、一般に小さな値であるため、出力
トルクTは。
T;Jdω ・・(4) 丁〒 と近似される。また出力トルクTは、電動機1〜ルク定
数に7と電流工により 1゛=にア・I ・・・(5) と表わされる。この第(4)式と第(5)式とにより角
速度ωは、 Jdω〜にア・■ 丁で ・°・ω:Kd工dt  ・・・(6)と表現される。
第1図において、PiD補償器19の出力(電流指令値
)以後の電流制御系が高精度な電流制御を行なえる場合
、第(6)式の電流工を電流指令値として代用できる。
従って、電流指令値を積分器27で積分し、更に増幅率
KT/Jの増幅器28で増幅した信号は、電動機1の時
間遅れのない(リアルタイム)速度情報となる。なお本
実施例では、第(6)式に基づき電流指令値■を積分処
理して速度情報を得ているが、リアルタイムな速度情報
とみなすことのできる値が得られるのであれば、積分相
当処理あるいは他の演算処理を電流指令値Iに施して速
度情報を得てもよい。また第(3)式の粘性抵抗り等が
無視できない電動機では、それ相応の演算回路を用いて
速度情報を求める必要がある。
本実施例では、このリアルタイムな速度情報を、速度検
出回路16の出力信号、すなわち前述の第(2)式によ
り求めた速度検出信号に加算器26で加算し、速度帰還
信号としている。このとき、増幅器28からの出力信号
を利得1のバイパスフィルタ29を通し、リアルタイム
な速度情報のうち高周波成分、すなわち急峻な変化分を
取出して使用している。また位置検出値から間接的に検
出した速度検出回路16の速度検出信号を、利得1のロ
ーパスフィルタ25に通し、該速度検出信号を検出する
際に生ずる遅れ時間の影響を除外し、かつ加算後の速度
帰還信号を実際の電動機ロータりに利得1で得ることが
できるようにしている。
このように電動機の電流指令値(トルク指令値)を積分
して得られる速度情報を速度帰還信号として使用するこ
とにより、速度検出遅れ時間がなくなり、速度制御性能
が向上する。また本実施例のように、電流指令値を積分
して得られる速度情報を、位置検出器からの位置帰還信
号により間接的に得た速度検出信号に補助的に加算した
信号を速度帰還信号として使用することにより、速度検
出信号の検出(立出)時間遅れが減少する。また本発明
の制御方式を、位置検出器としてパルスジェネレータを
使用し、速度検出回路としてF/V変換器等により構成
したフィードバック制御系に適用した場合でも、パルス
ジェネレータ出力パルス周波数の確率までの遅れ時間や
、F/V変換器自身の応答遅れによって生ずる速度検出
の時間遅れが減少する。
なお位置帰還信号から間接的に速度検出信号を得るので
はなく、電動機にタコジェネレータ等の速度検出器を機
械的に連結し、この速度検出器の出力信号を第1図の回
路16の出力信号の代りに使用した場合でも、本発明の
制御方式を併用す九ば、タコジェネレータ等の速度検出
時間遅れが是正される。
上述した実施例の説明では、ブラシレス3相電動機に本
発明の制御方式を適用した場合について述べたが、本発
明はこれに限定されるものではなく、直流電動機等の他
の電動機の制御にも適用できることは云うまでもない。
また位置帰還信号から速度検出信号を得るために速度検
出回路を使用し、積分演算処理を行なうために積分回路
を用いた例を説明したが、マイクロプロセッサを用いて
、これ等の演算処理をソフト的に行なう構成にしてもよ
い。
発明の効果 本発明に係る電動機の制御方法によれば、電流指令値を
演算処理した信号を速度帰還信号として使用するので、
速度制御性能が向上する。特に、フィードバック制御系
に本発明を併用することにより、フィードバック制御系
の欠点であった速度検出時間遅れによる制御応答遅れを
改善することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る電動機の制御方法を好適に適用し
得る一実施例としての3相電動機制御装置の構成図、第
2図は従来の3相電動機制御装置の措成図、第3図は位
置検出器の一例であるレゾルバの説明図、第4図は第3
図に示したレゾルバの入力信号と出力信号の波形図であ
る。 1・・ブラシレス3相電動機 14・・位置検出器   15.18・・・減算器16
・・・速度検出回路  19・・・PiD補償器25・
・・ローパスフィルタ 26・・・加熱器     27・・・積分器28・・
・増幅器     29・・・バイパスフィルタFIG
、3 2;ズ辱祿 、tt3 イ客号 FIG、4

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電動機のトルク指令値を演算処理した信号を速度
    帰還信号とすることを特徴とする電動機の制御方法。
  2. (2)前記演算処理は、トルク指令値の時間積分あるい
    は時間積分相当の処理であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の電動機の制御方法。
  3. (3)電動機に備えられた位置検出器から得られる位置
    帰還信号の一定時間当りの変化量、あるいは電動機に備
    えられた速度検出器の出力信号に、前記演算処理した信
    号を加算した信号を速度帰還信号とすることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項または第2項記載の電動機の制
    御方法。
  4. (4)前記演算処理した信号をバイパスフィルタあるい
    はバンドパスフィルタで処理して使用することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項〜第3項の何れかに記載の電
    動機の制御方法。
  5. (5)前記位置帰還信号の一定時間当りの変化量あるい
    は前記速度検出器の出力信号を、ローパスフィルタで処
    理して使用することを特徴とする特許請求の範囲第3項
    または第4項記載の電動機の制御方法。
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