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JP3173007B2 - 電動機速度制御系におけるねじり振動抑制方法および装置 - Google Patents

電動機速度制御系におけるねじり振動抑制方法および装置

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Publication number
JP3173007B2
JP3173007B2 JP50420492A JP50420492A JP3173007B2 JP 3173007 B2 JP3173007 B2 JP 3173007B2 JP 50420492 A JP50420492 A JP 50420492A JP 50420492 A JP50420492 A JP 50420492A JP 3173007 B2 JP3173007 B2 JP 3173007B2
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JP
Japan
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motor
signal
torque
speed
torque command
Prior art date
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Application number
JP50420492A
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English (en)
Inventor
尚武 柴田
兼幸 浜田
浩明 浜本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
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Publication of JP3173007B2 publication Critical patent/JP3173007B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/16—Controlling the angular speed of one shaft
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/20—Controlling the acceleration or deceleration
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37356—Torsion, twist
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S388/00—Electricity: motor control systems
    • Y10S388/923—Specific feedback condition or device
    • Y10S388/93—Load or torque

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、電動機の負荷側に設けた低ねじり剛性の駆
動軸を介して電動機から負荷へ駆動トルクが伝達される
機構を備えた機械設備において、電動機の回転速度を制
御する駆動制御装置のねじり振動抑制方法および装置
お、電動機の負荷側に設けた低ねじり剛性の駆動軸を介
して機械に回転トルクを伝達する機構と反負荷側に設け
た低ねじり剛性の駆動軸を介して回転体に回転トルクを
伝達し、その回転体の回転軸に速度検出器を取り付けた
機構を備えた設備における電動機の回転速度を制御する
駆動制御装置のねじり振動抑制方法および装置に関す
る。
背景技術 図１は、一般的な可変速度駆動装置の機械図を示すも
ので、機械５には、電動機２によりねじり剛性率Ｋ〔kg
m/rad〕の駆動軸４を介して回転トルクが伝達されてい
る。
可変速制御装置１は、電動機２に取り付けられた速度
検出器３により検出した信号を速度帰還信号として電動
機２の速度を制御している。
図２は公知のねじり振動系を含む速度制御ブロックダ
イアグラムを示す。同図において、速度制御器11は比例
ゲインＡおよび時定数τＩの積分器を持ち、10で示す速
度指令NREFと速度帰還信号NMFEとの偏差を増幅し、トル
ク指令信号TREFを出力する。そのトルク指令信号TREFが
電動機トルク制御器17に入力されると電動機トルク制御
器17は１次遅れ時定数τＴにて電動機のトルクを制御す
る。なお、速度帰還信号NMFBは、電動機の回転速度NMを
一次遅れ要素16（τＦは速度検出フィルタ遅れ時定数）
を介して生成したものである。
前記のトルク指令信号TREFに従って電動機トルクTMが
制御される。
12は電動機の機械的時定数τＭを表すブロック、13は
ねじり時定数τＶを表すブロック、14は負荷の機械的時
定数τＬを表すブロックである。
また15は機械５に掛かる負荷トルクTL2、NLは負荷の
速度である。
図２のブロックダイアグラムにおいて、入力にランプ
状（直線加速状）の速度指令NREFを与え、電動機速度NM
と負荷速度NLが立ち上がるときに、駆動軸４にねじれが
生じると、駆動軸のねじり剛性率と電動機のイナーシャ
と機械と負荷を合わせたイナーシャから決定される回転
運動の機械的な共振周波数にて速度制御系の過渡的なゲ
インが異常に上昇することから、図３に示すように機械
設備に有害となる周期的な速度変動が発生する。
この問題の解決手段として、従来技術では、機械系の
共振点の過渡的なゲインを低減するために、図４に示す
ように速度制御器11の出力側にねじり振動抑制フィルタ
18を挿入していた。このねじり振動抑制フィルタ18の伝
達関数は次式で表される。
但しωＦはフィルタによる過渡ゲイン低減開始角周波
数、δＦはフィルタ特性定数、ｓはラプラス演算子であ
る。
従来においては、前式に示すフィルタの角周波数ωＦ
とフィルタ特性定数δＦと速度制御器11の比例ゲインＡ
を設備毎に調整してねじり振動の影響が小さくなるフィ
ルタ定数を選んでいた。
ところが、従来技術ではフィルタ係数ωＦとδＦを設
備毎に選んで調整するだけでは、フィルタを入れること
によって速度制御系の速度指令と速度帰還信号との位相
遅れ角が更に大きくなってしまうことから、速度制御系
が不安定となる。このため速度制御器の比例ゲインＡを
大幅に下げなければならない場合が多く、これでは速度
制御系の応答性を大幅に低下させて使用することにな
り、設備上必要とする速度制御応答特性が得られないと
いう問題がある。
さらに図５は、一般的な可変速駆動装置の他の機械図
を示すもので、機械５には、電動機２により低ねじり剛
性K1の駆動軸４を介して回転トルクが伝達され、電動機
２の反負荷側の回転体６には、電動機２によりねじり剛
性率K2の駆動軸７を介して回転トルクが伝達され、その
回転体６の回転軸には、その回転体６の速度を検出する
速度検出器３が取り付けられている。
可変速制御装置１には、速度検出器３により検出した
信号を１次遅れ要素を持つフィルタを介して生成した信
号を速度帰還信号NFBとして電動機２の速度を制御して
いる。
図６は図５に示すねじり振動系を含む速度制御ブロッ
クダイアグラムを示すものである。同図において、速度
制御器11は比例ゲインＡおよび時定数τＩの積分器を持
ち、10で示す速度指令NREFと速度帰還信号NFBとの偏差
を増幅し、トルク指令信号TREFを出力する。そのトルク
指令信号TREFが電動機トルク制御器17に入力されると電
動機トルク制御器17は１次遅れ時定数τＴにて電動機の
トルクを制御する。なお、速度帰還信号NFBは、速度検
出器３により検出した信号を一次遅れ要素19（τF0は速
度検出フィルタ遅れ時定数）を介して生成したものであ
る。
前記のトルク指令信号TREFに従って電動機トルクTMが
制御される。
12は電動機の機械的時定数τＭを表すブロック、13は
電動機負荷側の駆動軸のねじり時定数τV1を表すブロッ
ク、14は負荷の機械的時定数τＬで表すブロック、15は
機械５に掛かる負荷トルクTL2、NLは機械の速度であ
る。また20は電動機の反負荷側の駆動軸７のねじり時定
数τV2を表すブロック、21は、電動機の反負荷側の回転
体６の機械的時定数τＢを表すブロックである。
図６のブロックダイアグラムにおいて、入力にランプ
状（直線加速状）の速度指令NREFを与えるとき、電動機
速度NMと負荷速度NLが立ち上がるときに、電動機２の反
負荷側の駆動軸７にねじれが生じると各回転部分のイナ
ーシャと駆動軸７のねじり剛性率K2によって決定される
回転運動の機械的な共振周波数により速度制御系の過渡
的なゲインが異常に上昇することから、図７に示すよう
に電動機加速中に機械設備や製品に有害な周期的な速度
変動が発生する。
電動機加速完了後、負荷が急変すると、電動機２の負
荷側の駆動軸４にねじれが生じると、各回転部分のイナ
ーシャと駆動軸４のねじり剛性率K1によって決定される
回転運動の機械的な共振周波数により速度制御系の過渡
的なゲインが異常に上昇することから、図７に示すよう
に負荷急変後に機械設備や製品に有害な速度変動が発生
する。
この問題の解決手段として、従来技術では、機械系の
共振点の過渡的なゲインを低減するために、図８に示す
ように速度制御器11の出力側にねじり振動抑制フィルタ
22を挿入していた。このねじり振動抑制フィルタ22の伝
達関数は次式で表される。
但しωF0はフィルタによる過渡ゲイン低減開始角周波
数、δF0はフィルタ特性定数、ｓはラプスタ演算子であ
る。
従来においては、前式に示すフィルタの角周波数ωF0
とフィルタ特性定数δF0と速度制御器11の比例ゲインＡ
を設備毎に調整してねじり振動の影響が小さくなるよう
にフィルタ定数を選んでいた。
ところが、従来技術ではフィルタ定数ωF0とδF0を設
備毎に選んで調整していたが、フィルタを入れることに
よって速度制御系の速度指令と速度帰還信号との位相遅
れ角が更に大きくなってしまうことから、速度制御系が
不安定となる。このため速度制御器の比例ゲインＡを大
幅に下げなければならない場合が多く、これでは速度制
御系の応答性を大幅に低下させて使用することにより、
設備上必要とする速度制御応答特性が得られないという
問題があった。
そこで本発明は、速度制御系の応答性を低下させずに
電動機の負荷側または電動機の負荷側および反負荷側に
発生するねじり振動を抑制する方法を提供することを目
的とする。
発明の開示 この目的を達成するため、本発明の第１は、ねじりバ
ネ系を有する駆動軸を介して電動機から負荷へ駆動トル
クを伝達する機構を持つ電動機速度制御系におけるねじ
り振動抑制方法において、 電動機速度検出信号について一定周期毎の平均値を演
算し、それによって得られた平均速度NMAVGと速度指令N
REFとの偏差信号から、比例ゲインおよび積分器または
比例ゲインのみを持つ速度制御器によりトルク信号TRFA
を演算し、そのトルク指令信号TRFAを電動機加速トルク
指令とし、その指令に対し、前記電動機平均速度信号N
MAVGを微分した信号に電動機の機械的時定数τＭを乗じ
た信号を電動機加速トルクの帰還信号として、その偏差
信号から比例ゲインおよび積分器を持つ電動機加速トル
ク制御器により電動機の加速トルクに対し外乱トルクと
なっている電動機の負荷トルクを打ち消すトルク指令補
償信号TRFLを演算し、そのトルク指令補償信号TRFLを前
記速度制御器出力のトルク指令信号TRFAを加えた信号T
RFMを電動機のトルク指令として電動機の制御を行うこ
とを特徴とする。
一般的に電動機の速度検出器の信号には、高い周波数
の脈動信号を含んでおり、この速度検出信号を微分して
も電動機速度の変化率に比例する信号を得ることはでき
ないが、一定周期毎の電動機速度検出器の信号の平均値
を演算することによって、速度信号の脈動値が低減さ
れ、その信号から電動機の速度の変化率を演算すること
が可能となる。
本発明においては、電動機の加速トルク指令は、速度
制御器の出力信号によって与えられ、電動機の加速トル
クの外乱となっている電動機の負荷トルクに対しては、
比例ゲインおよび積分器を持つ電動機加速トルク制御器
の出力のトルク指令補償信号によって打ち消す方向に制
御される結果、加速中の急激な負荷変動時の負荷、駆動
軸のねじれによって発生する電動機の外乱トルクを打ち
消す方向に作用して、ねじり振動が抑制され、安定した
可変速特性が得られる。
さらに本発明の第２は、電動機の負荷側の低ねじり剛
性の駆動軸を介して負荷側の機械に回転トルクを伝達す
る機構と電動機の反負荷側の低ねじり剛性の駆動軸を介
して反負荷側の回転体に回転トルクを伝達し、その回転
体の速度を検出する機構を備えた電動機速度制御系にお
けるねじり振動抑制方法において、 電動機の反負荷側の回転体の回転軸に取り付けた速度検
出器により検出した信号の一定周期毎の平均値を演算
し、それによって得られた平均速度NMAVGと速度指令N
REFとの偏差信号から、比例ゲインと積分器または比例
ゲインのみを持つ速度制御器によりトルク指令信号TRFA
を演算し、そのトルク指令信号TRFAを電動機加速トルク
指令とし、その指令に対し、前記平均速度NMAVGを微分
した信号に１次遅れ要素を持つフィルタを介して生成さ
れる信号に、電動機の機械的時定数τＭを乗じた信号を
電動機加速トルクの帰還信号として、その偏差信号から
比例ゲインおよび積分器を持つ電動機加速トルク制御器
により演算し得られた信号を更に２次遅れ要素を持つフ
ィルタを介し、電動機の加速トルクに対し外乱トルクと
なっている電動機の負荷トルクを打ち消すトルク補償信
号TRFLを生成し、そのトルク指令補償信号TRFLを前記速
度制御器出力のトルク指令信号TRFAに加えた信号を電動
機のトルク指令として電動機の制御を行うことを特徴と
する。
本発明においては、電動機の加速トルク指令は、速度
制御器の出力信号によって与えられ、速度帰還信号を微
分した信号に電動機の機械的時定数を乗じることによっ
て得られた電動機加速トルク信号を帰還し、その偏差信
号から、比例積分演算器の出力側に２次遅れ要素を持つ
フィルタを挿入し構成した電動機加速度制御器により演
算した電動機加速トルク指令補償信号によって打ち消す
方向に制御される結果、加速中や急激な負荷変動時に、
負荷側と反負荷側の駆動軸のねじれによって発生する電
動機の外乱トルクを打ち消す方向に作用する。速度帰還
信号には、反負荷側の駆動系のねじり振動の影響を受
け、高い周波数の脈動信号を含んでいるため、この速度
帰還信号を微分すると必要とする電動機の回転速度の変
化率に比例する信号とこの高い周波数の脈動周波数を含
ませた信号となり、大きな演算誤差を含んでいるが、本
発明においては、電動機加速トルク制御器の出力側に挿
入された２次遅れ要素を持つフィルタを介して速度変化
率の演算により生じた高い周波数の脈動信号を大幅に減
衰させて、前記の演算誤差を小さくしている。
これによって、安定した電動機加速トルク補償信号が
得られ、電動機の負荷側と反負荷側のねじり振動が抑制
され、安定した可変速特性が得られる。
図面の簡単な説明 図１は、負荷側に低ねじり剛性の駆動軸を含む可変速
制御装置構成図である。
図２は、図１の系に対する従来の速度制御系の速度制
御ブロックダイアグラムである。
図３は、ねじり振動の影響を強く受けた場合の速度制
御装置の加速特性と負荷応答特性図である。
図４は、従来技術のねじり振動抑制フィルタを備えた
速度制御系のブロックダイアグラムである。
図５は、負荷側と反負荷側に低ねじり剛性の振動軸を
含む可変速制御装置構成図である。
図６は、図５の系に対する従来の速度制御系の速度制
御ブロックダイアグラムである。
図７は、ねじり振動の影響を強く受けた場合の速度制
御装置の加速特性と負荷応答特性図である。
図８は、従来技術のねじり振動抑制フィルタを備えた
速度制御系のブロックダイアグラムである。
図９は、本発明の第１実施例の構成を示すブロックダ
イアグラムである。
図10は、本発明の第２実施例の構成を示すブロックダ
イアグラムである。
図11は、第２実施例における演算のフローチャートで
ある。
図12は、本実施例の効果を示す速度制御装置の加速特
性と負荷応答特性図である。
図13は、本発明の第３実施例を示すブロックダイアグ
ラムである。
図14は、本発明の第４実施例を示すブロックダイアグ
ラムである。
図15は、第４実施例における演算のフローチャートで
ある。
図16は、本実施例の効果を示す速度制御装置の加速特
性と負荷応答特性図である。
発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の第１実施例として、アナログ演算器に
より構成した速度制御器を有する速度制御装置のブロッ
クダイアグラムを図９に示す。なお、従来例を示す図２
と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略
する。
本実施例では、平均速度演算器19によって電動機駆動
軸に取付けた速度検出器３（図１参照）の信号について
一定周期ts間の平均値を演算する。
この一定周期毎の平均速度の演算の方法は、例えば、
速度検出器がパルス信号発生器であれば、速度検出器３
より出力されるパルス信号の同期ts間の計数値をtsで割
ることによってts間のパルスの平均周波数として、ts間
の平均速度を求めることができる。アナログ式の速度検
出電動機の場合は、一定周期ts間で速度検出器の信号を
ｎ回読み、これらの信号の合計値の1/nをts間の平均速
度とすることができる。
この一定周期毎の電動機平均速度をNMAVGとし、まず
速度制御器11の動作について説明する。
速度指令NREFと電動機平均速度NMAVGとその偏差を速
度制御器11に入力すると、その速度偏差信号に比例ゲイ
ンＡを乗じた信号と、更にその信号を時定数τＩにて積
分した信号とを加えた信号をトルク指令信号TRFAとして
出力する。速度制御器11が比例ゲインＡのみを持つ場合
は、その速度偏差信号にＡを乗じた信号をTRFAとして出
力する。
次に、電動機加速トルク演算器24の動作について説明
する。
一定周期毎の電動機平均速度NMAVGが電動機加速トル
ク演算器24に入力されると、NMAVGを微分した値に電動
機の機械的時定数τＭを乗じた値の信号TMAFBを出力す
る。この信号TMAFBは電動機の加速トルク信号となる。
なお、電動機加速度演算器24における１次遅れ要素
は、アナログ系での微分が不完全微分となることによっ
て生じる時定数τF1である。
次に電動機加速トルク制御器25の動作について説明す
る。
速度制御器11のトルク指令信号TRFAを電動機の加速ト
ルク示とし、その指令に対し電動機加速トルク演算器24
の出力信号TMAFBを電動機の加速トルク信号として帰還
し、その２つの信号の偏差を電動機加速トルク制御器25
に入力すると、その電動機加速トルク制御器25は、その
２つの信号偏差の信号に比例ゲインＧを乗じた信号T
RFLPとその信号を時定数τLIにて積分して得られた信号
TRFLIを加えた信号TRFLを出力し、電動機加速トルク信
号TMAFBが、速度制御器11の出力のトルク指令信号TRFA
に一致するように制御する。
速度制御器11の出力のトルク指令信号TRFAと電動機加
速トルク制御器25の出力信号TRFLを加えた信号をトルク
指令TRFMとして電動機のトルク制御を行うことにより電
動機の加速トルクの外乱となっている負荷トルクτLIに
対しては、電動機加速トルク制御器25の出力のトルク指
令補償信号TRFLによって打ち消す方向に制御される結
果、前記の電動機トルク指令信号が、加速中や負荷急変
時の駆動軸のねじれによって発生する電動機の外乱トル
クを打ち消す方向に作用して、ねじり振動が抑制され
る。
これを更に説明すれば、図９においてTRFA,TRFL,
TRFM,TM,TMA,TLIは単位法（P.U）で表されており、次の
関係が成立する。
TMA＝TM−TLI ……（３） TRFM＝TRFA＋TRFL ……（４） 電動機トルク制御器17によるトルク制御遅れは小さい
ので無視し、TMを（５）式のように近似する。
TM≒TRFM ……（５） （３）式は、（４）、（５）式により次のようにな
る。
TMA≒TRFA＋TRFL−TLI ……（６） 電動機加速度制御器25より出力されるトルク指令補正
信号TRFLを速度制御器11より出力されるトルク指令TRFA
を用いて表す。
電動機の加速トルクTMAは次式で表される。
TMA≒NMτMS ……（８） （７）式に（８）式のTMAを代入する。
（９）式に（６）式のTMAを代入すると、TRFLは次式
のようにTRFAが消去された式となる。
加速度制御器25の比例ゲインＧが十分大きく設定可能
な場合は、 （１＋Ｇ）/G≒１となり、TRFL≒TLIとなる。
Ｇの値が大きく設定できない場合でも、時間の経過に
よりラプラス演算子Ｓはゼロに近づくので、TRFL≒TLI
となる。
また、（10）式のTRFLに（９）式のTRFLを代入し、
（TRFL−TMA）を求めると（11）式となる。
（11）式の右辺の数式は、時間の経過に伴ってラプラ
ス演算子Ｓは０に近づいていくので、ほぼ０、すなわち
TRFA−TMA≒０となる。
したがって、前記電動機速度制御器11の出力信号TRFA
は前記電動機加速トルクに等しくなるように制御されて
いる。
以上のように、電動機の負荷外乱トルクTLIは、電動
機加速度制御器25より出力されるトルク指令補正信号T
RFLによりほぼ完全に打ち消されている。
次に、ディジタル演算器により構成された速度制御器
を有する速度制御装置への本発明の第２実施例のブロッ
クダイアグラムを図10に示し、図９のアナログ制御系の
ブロックダイアグラムとの相違点のみを説明する。
図10において、一点鎖線にて囲まれている速度制御器
11、電動機平均速度演算器23、電動機加速トルク演算器
24、電動機加速トルク制御器25は一定周期ts毎に実行さ
れる。
図９は、アナログ演算方式によるブロック図である
が、ディジタル演算によって本制御を実現することがで
き、ディジタル演算方式の例を図10のブロック図に示
し、そのフローチャートを図11に示す。
図９の方式は、これらの演算がアナログであるのに対
し、図10の方式では、このアナログ演算がディジタル演
算となっているのみである。その演算例として電動機の
加速トルク演算器24について説明する。
いま、ｔ＝taにおいて、平均速度演算器によって演算
された平均速度信号をNMAVG（ｎ）とすると、ｔ＝ta-1
＝ta−t1において演算された平均速度はNMAVG（ｎ−
１）であるが、この信号はブロック図ではNMAVGとＺ関
数Z-1の積として表されている。
電動機加速トルク演算器24は、ｔ＝taにおいて〔N
MAVG（ｎ）−NMAVG（ｎ−１）〕/tsの演算を行って電動
機速度の変化率を求める。
この変化率に電動機の機械的時定数τＭを乗じた信号
｛〔NMAVG（ｎ）−NMAVG（ｎ−１）〕・τM/ts｝が電動
機加速トルク帰還信号TMAFBである。
図12は、本発明のディジタル方式を適用することによ
り軸振動が抑制された安定した可変速特性を示してい
る。
図13は、本発明の第３実施例として、軸振動抑制機能
を備えた速度制御装置のブロック図である。なお、従来
例を示す図６と同じ構成要素については、同じ符号を用
い説明を省略する。電動機の反負荷側の回転体の回転軸
に取り付けられた検出器の信号の一定周期毎の平均値を
演算し、それによって得られた平均速度NMAVGとして、
まず速度制御器11の動作について説明する。
速度指令NREFと平均速度信号NMAVGとその偏差を速度
制御器11に入力すると、その速度偏差信号に比例ゲイン
Ａを乗じた信号と、更にその信号を時定数τＩにて積分
した信号とを加えた信号をトルク指令信号TRFAとして出
力する。速度制御器11が比例ゲインＡのみを持つ場合
は、その速度偏差信号にＡを乗じた信号をTRFAとして出
力する。
電動機加速トルク演算器24は、図９のブロック24と全
く同様の演算機能を持つものであるため、説明を省略す
る。
次に電動機加速トルク制御器26の動作について説明す
る。
速度制御器11のトルク指令信号TRFAを電動機の加速ト
ルク指令とし、その指令に対し電動機加速トルク演算器
24の出力信号TMAFBを電動機の加速トルク信号として帰
還し、その２つの信号の偏差を電動機加速トルク制御器
26に入力すると、その電動機加速トルク制御器26は、そ
の２つの信号偏差の信号に比例ゲインＧを乗じた信号T
RFLPとその信号を時定数τLIにて積分して得られた信号
TRFLIを加えた信号TRFLを２つの一次遅れ要素信号時定
数τF2,τF3と比例ゲインGFによって構成した２次遅れ
要素を持つフィルタ27を介して生成した信号TRFLを出力
し、電動機加速トルク帰還信号TMAFBが速度制御器11の
出力のトルク指令信号TRFAに一致するように制御する。
速度制御器11の出力のトルク指令信号TRFAと電動機加
速トルク制御器26の出力信号TRFLを加えた信号をトルク
指令TRFMとして電動機のトルク制御を行うことにより電
動機の加速トルクの外乱となっている負荷トルクτLIに
対しては、電動機加速トルク制御器26の出力のトルク指
令補償信号TRFLによって打ち消す方向に制御される結
果、前記の電動機トルク指令信号が、加速中や負荷急変
時の電動機の負荷側と反負荷側の駆動軸のねじれによっ
て発生する電動機の外乱トルクを打ち消す方向に作用し
て、ねじり振動が抑制される。
図13はアナログ演算方式によるブロック図であるが、
ディジタル演算によって本制御を実現することができ、
ディジタル演算方式の第４実施例を図14に示し、その演
算のフローチャートを図15に示す。
図13の方式はこれらの演算がアナログであるのに対
し、図14の方式では、このアナログ演算がディジタル演
算となっているのみである。
図16は本発明を適用することにより電動機の負荷側と
反負荷側の軸振動が抑制された安定した可変速特性を示
している。
産業上の利用可能性 本発明は、鉄鋼産業分野の圧延後、プロセスラインや
一般産業分野の抄紙機、繊維機械等の設備において、負
荷側あるいは負荷側と反負荷側に設けられた低ねじり剛
性の駆動軸を介して機械設備に電動機の回転力を伝達す
る機械系の制御に利用することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−83181（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−219485（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/00 G05D 13/62

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電動機の負荷側に設けた低ねじり剛性の駆
    動軸を介して電動機から負荷へ駆動トルクを伝達する機
    構と、速度指令NREFに対して速度検出器より検出した電
    動機速度検出信号について一定周期毎の平均値の演算に
    よって得られた電動機平均速度MMAVGを帰還して偏差信
    号を演算し、比例ゲイン及び積分器又は比例ゲインのみ
    を持つ速度制御器により前記偏差信号を増幅して得られ
    たトルク指令信号TRFAに従った電動機トルクとなるよう
    に電動機の電流を制御する制御装置によって構成された
    電動機速度制御系におけるねじり振動抑制制御方法にお
    いて、 前記速度制御器により出力される前記トルク指令信号T
    RFAに対し、前記電動機平均速度信号NMAVGを微分した信
    号に電動機の慣性時定数τＭを乗じた信号を電動機加速
    トルクの帰還信号TMAFBとして帰還し、その偏差信号を
    比例ゲイン及び積分器にて構成された電動機加速トルク
    制御器により増幅し得られたトルク補償信号TRFLを前記
    速度制御器より出力されるトルク指令信号TRFAに加えた
    信号TRFMに従った電動機トルクとなるように電動機の電
    流を制御することによって、前記速度制御器により出力
    されるトルク指令信号TRFAと前記電動機加速トルク帰還
    信号TMAFBが一致するように演算され出力されたトルク
    補償信号TRFLにより電動機負荷トルクを打ち消すように
    制御することを特徴とする電動機速度制御系におけるね
    じり振動抑制方法。
  2. 【請求項２】電動機速度を検出する速度検出手段と、 電動機の負荷側に設けた低ねじり剛性の駆動軸を介して
    電動機から負荷へ駆動トルクを伝達する機構と、 速度指令NREFに対して速度検出器より検出した電動機速
    度検出信号について一定周期毎の平均値の演算によって
    得られた電動機平均速度NMAVGを帰還して偏差信号を演
    算し、比例ゲイン及び積分器又は比例ゲインのみを持つ
    速度制御手段により前記偏差信号を増幅して得られたト
    ルク指令信号TRFAに従った電動機トルクとなるように電
    動機の電流を制御する制御装置とによって構成された電
    動機制御装置において、 前記速度制御手段の出力信号であるトルク指令信号TRFA
    と、前記電動機平均速度信号NMAVGを微分又は一次遅れ
    微分した信号に電動機の機械的時定数τＭを乗じた信号
    との偏差信号からトルク指令補償信号TRFLを演算する、
    比例ゲイン及び積分器を持つ電動機加速トルク制御手段
    と、 前記速度制御手段の出力信号であるトルク指令信号TRFA
    と前記電動機加速トルク制御手段の出力信号であるトル
    ク指令補償信号TRFLとの和であるトルク指令TRFMに従っ
    た電動機トルクとなるように電動機の電流を制御する電
    動機トルク制御手段と を備えた、負荷側に設けた低ねじり剛性の駆動軸を介し
    て電動機から負荷へ駆動トルクを伝達する機構を持つ電
    動機速度制御系における電動機制御装置。
  3. 【請求項３】電動機の負荷側に設けた低ねじり剛性の駆
    動軸を介して電動機から負荷へ駆動トルクを伝達する機
    構と、速度指令NREFに対して速度検出器より検出した電
    動機速度検出信号について一定周期毎の平均値の演算に
    よって得られた電動機平均速度NMAVGを帰還して偏差信
    号を演算し、比例ゲイン及び積分器又は比例ゲインのみ
    を持つ速度制御器により前記偏差信号を増幅して得られ
    たトルク指令信号TRFAに従った電動機トルクとなるよう
    に電動機の電流を制御する制御装置によって構成された
    電動機速度制御系におけるねじり振動抑制制御方法にお
    いて、 前記速度制御器により出力される前記トルク指令信号T
    RFAに対し、前記電動機平均速度信号NMAVGを微分した信
    号に電動機の機械的時定数τＭを乗じた信号を電動機加
    速トルクの帰還信号TMAFBとして帰還し、その偏差信号
    を比例積分演算器とその出力側に２次の遅れ要素を持つ
    フィルタを挿入し構成した電動機加速トルク制御器によ
    り前記偏差信号から高い周波数成分の信号を除去した信
    号成分を増幅して得られたトルク補償信号TRFLを前記速
    度制御器より出力されるトルク指令信号TRFAに加えた信
    号TRFMに従った電動機トルクとなるように電動機の電流
    を制御することにより、前記速度制御器により出力され
    るトルク指令信号TRFAと前記電動機加速トルク帰還信号
    TMAFBが一致するように演算され出力されたトルク補償
    信号TRFLにより電動機負荷トルクを打ち消すように制御
    することを特徴とする電動機速度制御系におけるねじり
    振動抑制方法。
  4. 【請求項４】電動機速度を検出する速度検出手段と、 電動機の負荷側に設けた低ねじり剛性の駆動軸を介して
    電動機から負荷へ駆動トルクを伝達する機構と、 速度指令NREFに対して速度検出器より検出した電動機速
    度検出信号について一定周期毎の平均値の演算によって
    得られた電動機平均速度NMAVGを帰還して偏差信号を演
    算し、比例ゲイン及び積分器又は比例ゲインのみを持つ
    速度制御手段により前記偏差信号を増幅して得られたト
    ルク指令信号TRFAに従った電動機トルクとなるように電
    動機の電流を制御する制御装置とによって構成された電
    動機制御装置において、 前記速度制御手段の出力信号であるトルク指令信号TRFA
    と、前記電動機平均速度信号NMAVGを微分した信号に電
    動機の慣性時定数τＭを乗じた信号との偏差信号からト
    ルク指令補償信号TRFLを演算する、比例ゲイン及び積分
    器ならびに２次の遅れ要素を持つフィルタを含む電動機
    加速トルク制御手段と、 前記速度制御手段の出力信号であるトルク指令信号TRFA
    と前記電動機加速トルク制御手段の出力信号であるトル
    ク指令補償信号TRFLとの和であるトルク指令TRFMに従っ
    た電動機トルクとなるように電動機の電流を制御する電
    動機トルク制御手段と を備えた、負荷側に設けた低ねじり剛性の駆動軸を介し
    て機械に回転トルクを伝達する機構と反負荷側に設けた
    低ねじり剛性の駆動軸を介して回転体に回転トルクを伝
    達し、その回転体の回転軸に速度検出器を取り付けた機
    構を備えた電動機速度制御系における電動機制御装置。
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