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JPH05115189A - Torsional system control system employing state space method - Google Patents

Torsional system control system employing state space method

Info

Publication number
JPH05115189A
JPH05115189A JP3274103A JP27410391A JPH05115189A JP H05115189 A JPH05115189 A JP H05115189A JP 3274103 A JP3274103 A JP 3274103A JP 27410391 A JP27410391 A JP 27410391A JP H05115189 A JPH05115189 A JP H05115189A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
state
speed
disturbance torque
torsional
load
Prior art date
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Granted
Application number
JP3274103A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3244184B2 (en
Inventor
Chiyuukei You
仲慶 楊
Atsushi Fujikawa
淳 藤川
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.)
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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 Toyo Electric Manufacturing Ltd filed Critical Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority to JP27410391A priority Critical patent/JP3244184B2/en
Publication of JPH05115189A publication Critical patent/JPH05115189A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3244184B2 publication Critical patent/JP3244184B2/en
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  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve torsional vibration-proof performance and transient characteristics by employing disturbance torque estimated through an equivalent disturbance torque estimating mechanism in the configulation of an observer under lowest order state thereby estimating internal state variables of the torsional system. CONSTITUTION:In a torsional system where a driver 3 is coupled through a resilient shaft 4 with a load 5, transient load speed response lags behind motor speed in a disturbance torque estimating mechanism 6 because of the resilient shaft 4. But the lag is small as compared with the response of entire system, and thereby resiliency of the shaft 4 is neglected in the estimation of disturbance torque. Thus estimated equivalent disturbance torque is employed in the design of a lowest order state observer while furthermore a load speed and a torsional torque are estimated and normal state feedback control is adapted to the torsional system in order to select a desired pole arrangement thus determining a state feedback gain 12. According to the system, torsional vibration of shaft is suppressed and transient characteristics can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】産業応用モータドライブシステム
においては、トルク伝達機構に弾性体要素が含まれ、モ
ータ自身や負荷の慣性モーメントと関係して共振系を構
成している。通常はトルク伝達機構が剛結合のため、共
振系による制御への影響は無視できるが、柔結合の場合
には無視できない。
[Industrial application] In a motor drive system for industrial application, an elastic element is included in a torque transmission mechanism to form a resonance system in relation to the moment of inertia of the motor itself and a load. Normally, since the torque transmission mechanism is rigidly coupled, the influence of the resonance system on control can be ignored, but in the case of flexible coupling, it cannot be ignored.

【0002】柔結合の系に対して通常よく用いられてい
る比例積分制御(PI制御)を適用し、その速応性を高
めようとすると、軸のねじり振動が生じる。また、外乱
トルクや系のパラメータの変動が大きな場合は出力に悪
影響を与える。
When the proportional-plus-integral control (PI control) which is usually used for a soft-coupling system is applied to try to enhance the quick response, torsional vibration of the shaft occurs. Further, when the disturbance torque or the fluctuation of system parameters is large, the output is adversely affected.

【0003】本発明はこのような問題を解決するため、
状態フィードバック制御をねじり系に適用し、ねじり防
振および過渡特性を改善する制御方式に関するものであ
る。
The present invention solves such a problem by
The present invention relates to a control system that applies state feedback control to a torsion system to improve torsional vibration isolation and transient characteristics.

【0004】状態フィードバック制御を実現するにはす
べての状態変数を知る必要がある。本発明は状態変数検
出ができないなどの場合において最小次元状態オブザー
バを実現するために、新たな等価外乱トルク推定機構の
発案に関するものである。
In order to realize the state feedback control, it is necessary to know all the state variables. The present invention relates to the idea of a new equivalent disturbance torque estimation mechanism in order to realize a minimum dimensional state observer in the case where state variables cannot be detected.

【0005】[0005]

【従来の技術】弾性体をもつ軸に直結された誘導電動機
と負荷は、図2のようなねじり系を構成する。図中の各
記号は以下の意味を表す。
2. Description of the Related Art An induction motor directly connected to a shaft having an elastic body and a load constitute a torsion system as shown in FIG. Each symbol in the figure has the following meaning.

【外1】 [Outer 1]

【0006】図2において、電動機3,負荷5や軸4の
ダンピングはきわめて小さいため、実用上無視できる。
また、電動機3はPWMインバータ2により瞬時空間ベ
クトル制御されるため、その応答はねじり系に比べては
るかに速いので、図2においてトルク定数Kt は、時間
遅れのないものとした(高橋他による“瞬時すべり周波
数制御に基づく誘導電動機の新高速トルク制御法”,電
学論B,106-1, 1986参照)。従って、従来のPI速度制
御をこのねじり系に適用すると、そのブロック図は図3
のようになる。
In FIG. 2, since the damping of the electric motor 3, the load 5 and the shaft 4 is extremely small, it can be practically ignored.
Further, since the electric motor 3 is subjected to instantaneous space vector control by the PWM inverter 2, its response is much faster than that of the torsion system. Therefore, the torque constant Kt is assumed to have no time delay in FIG. 2 (see Takahashi et al. New High Speed Torque Control Method for Induction Motor Based on Instantaneous Slip Frequency Control ", Electron Theory B, 106-1, 1986). Therefore, when the conventional PI speed control is applied to this torsion system, its block diagram is shown in Fig. 3.
become that way.

【0007】図3の一点鎖線で囲まれたねじり系システ
ム9を状態空間法による状態方程式表現にブロックを書
き換えると、図4の一点鎖線にねじり系システム9とな
る。この図4より、(1) 式のような状態方程式が得られ
る。
When the block of the torsion system 9 surrounded by the one-dot chain line in FIG. 3 is rewritten into the state equation representation by the state space method, the torsion system 9 is represented by the one-dot chain line in FIG. From this FIG. 4, a state equation like the equation (1) is obtained.

【数1】 ここで、[Equation 1] here,

【数2】 [Equation 2]

【0008】特性方程式は、(2) 式The characteristic equation is the equation (2).

【数3】 [Equation 3]

【0009】明らかにこの系自体が共振系である。ま
た、回転速度の速応性の向上を図るため、PIゲインを
上げていくと、共振周波数ω0 付近で軸のねじり振動が
起こることが確認されている。
Obviously this system itself is a resonant system. Further, it has been confirmed that when the PI gain is increased in order to improve the responsiveness of the rotation speed, the torsional vibration of the shaft occurs near the resonance frequency ω 0 .

【0010】ねじり振動が起こると、軸のねじ切り、軸
シャフトの破損等の危険が生じ、従来は、即応性の高い
アクティブな捩じり防振制御はPI制御では実現不可能
とされていた。共振周波数ω0 より制御応答周波数を低
くし(PIゲインを下げ応答を遅くする)、急激な変動
を与えないよう制御されていた。また、一方軸の弾性係
数を大きくして共振周波数ω0 を高くしていた。
When the torsional vibration occurs, there is a risk that the shaft will be threaded, the shaft will be broken, and the like. In the past, it was considered that PI control cannot realize active torsional vibration isolation control with high responsiveness. The control response frequency was set lower than the resonance frequency ω 0 (the PI gain was lowered to slow the response), and control was performed so as not to give a sudden change. Further, the resonance frequency ω 0 is increased by increasing the elastic coefficient of the one axis.

【0011】このように、従来のPI制御ではアクティ
ブな捩じり防振制御は不可能であった。
As described above, the conventional PI control cannot perform active torsional vibration isolation control.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】軸のねじり振動を抑制
し、負荷速度の制御応答性を改善するためには、系のす
べての極を所望の安定な配置にしなければならない。
In order to suppress the torsional vibration of the shaft and improve the control response of the load speed, all poles of the system must be in the desired stable arrangement.

【0013】そこで、状態フィードバック制御をこのね
じり系に適用し、特性改善が試みられている。なお、状
態フィードバック制御の原理に関しては多くの文献に説
明されているので、ここでは解説しない。
Therefore, it has been attempted to improve the characteristics by applying state feedback control to this torsion system. It should be noted that the principle of the state feedback control has been described in many documents, and will not be described here.

【0014】一方、先に述べたように状態フィードバッ
ク制御を実現するには、すべての状態を知る必要があ
る。
On the other hand, in order to realize the state feedback control as described above, it is necessary to know all the states.

【外2】 最小次元オブザーバはGopinath法により設計できるが、
外乱トルクを知る必要がある。
[Outside 2] The minimum dimensional observer can be designed by the Gopinath method,
It is necessary to know the disturbance torque.

【0015】そこで、一般に外乱トルクの微分値を零と
おくか、あるいは簡単に外乱トルクを零と仮定する方法
が提案されてはいるが、いずれも外乱トルクやパラメー
タ変動により状態オブザーバの出力に大きな誤差が生じ
るため、過渡特性を悪化させて、系を不安定に招きかね
ない。
Therefore, generally, a method has been proposed in which the derivative value of the disturbance torque is set to zero, or the disturbance torque is simply assumed to be zero. However, in both cases, the output of the state observer is large due to the disturbance torque or parameter fluctuations. Since an error occurs, the transient characteristics may be deteriorated and the system may become unstable.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の技術思想の理解を容易にするための状態フ
ィードバック制御原理図を図1に示し、状態フィードバ
ックゲインの決定、等価外乱トルクの推定、及び最小次
元状態オブザーバの3点を具体的に述べる。図2の符号
と同一の符号は同一部分を示し、1は状態フィードバッ
ク制御部、6は等価外乱トルク推定部、7は最小次元状
態オブザーバ部である。
FIG. 1 shows a principle diagram of a state feedback control for facilitating the understanding of the technical idea of the present invention for solving the above-mentioned problems. Determination of a state feedback gain, equivalent disturbance torque And the minimum dimension state observer. The same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same parts, 1 is a state feedback control unit, 6 is an equivalent disturbance torque estimation unit, and 7 is a minimum dimension state observer unit.

【0017】1. 状態フィードバックゲインの決定 先に述べたように、軸のねじり振動を抑制し回転速度の
速応性を高めるためには、系のすべての極を所望の位置
に配置しなければならない。一方、速度制御系では回転
速度が指令値と定常誤差なく追従させる必要がある。こ
の場合は積分要素を取り入れて閉ループ状態フィードバ
ック制御系の構成は図4のようになる。
1. Determination of State Feedback Gain As described above, in order to suppress the torsional vibration of the shaft and enhance the responsiveness of the rotation speed, all poles of the system must be arranged at desired positions. .. On the other hand, in the speed control system, the rotation speed needs to follow the command value without a steady error. In this case, the configuration of the closed loop state feedback control system incorporating the integral element is as shown in FIG.

【0018】図4においてKI は積分ゲインであって、
Fは状態フィードバックゲインである。
In FIG. 4, K I is an integral gain,
F is a state feedback gain.

【数4】 [Equation 4]

【0019】図5は上の状態方程式をブロック表現した
ものである。これは変数変換されただけで、図4と同一
のものである。
FIG. 5 is a block representation of the above equation of state. This is the same as that shown in FIG. 4 only after variable conversion.

【0020】状態フィードバックゲインは最適レギュレ
ータ設計法によって決定できるが、適切な評価関数を与
え、Riccati 方程式を解く必要がある。一般にRiccati
方程式を解くのが難しく評価関数を選ぶのもそう簡単で
はない。ここでは、一例としてねじり振動の抑制と過渡
応答特性の要求より、系の特性根(極)を与えることか
らフィードバックゲインを求める。
Although the state feedback gain can be determined by the optimum regulator design method, it is necessary to give an appropriate evaluation function and solve the Riccati equation. Riccati in general
Solving equations is difficult and choosing an evaluation function is not so easy. Here, as an example, the feedback gain is obtained by giving the characteristic root (pole) of the system from the requirements of the suppression of torsional vibration and the transient response characteristics.

【0021】(5) 式から特性方程式は、From equation (5), the characteristic equation is

【数5】 のように求めることができる。[Equation 5] Can be asked for.

【0022】極の選定にあたっては、一般に系の過渡特
性をよくするために、(7) 式の極の絶対値を大きく選定
する必要があるが、このときは大きな入力操作量が必要
となり駆動系のトルク容量は大きくなる。この場合は、
入力操作量が過大とならないように極を選定すればよ
い。
In selecting the poles, it is generally necessary to select a large absolute value of the poles in equation (7) in order to improve the transient characteristics of the system. At this time, a large input manipulated variable is required and the drive system The torque capacity of is increased. in this case,
The poles may be selected so that the input operation amount does not become excessive.

【0023】2. 等価外乱トルク推定 前述のように、図3に示した速度制御系を実現するには
すべての状態変数をフィードバックしなければならな
い。
2. Equivalent Disturbance Torque Estimation As described above, in order to realize the speed control system shown in FIG. 3, all state variables must be fed back.

【外3】 最小次元状態オブザーバはGopinath法により設計できる
が、外乱トルクを知る必要がある。そこで、一般に外乱
トルクの微分値を零とおくか、あるいは簡単に外乱トル
ク値を零とする方法が提案されている(大石他による
“二慣性共振系をもつ他励直流機の一速度制御法”,電
学論B,106-2, pp.111〜118 ,1986、及びS.G.Kulkar
ni & Y.Hori による"Robust Control forVibration Sup
pression in2-Mass System" IEE-Japan JAS, pp579 〜5
82 ,1990参照)。しかし、いずれも外乱トルクやパラ
メータ変動により状態オブザーバの出力に大きな誤差が
生じるため、過渡特性を悪化させ、系を不安定に招きか
ねない。
[Outside 3] The minimum dimensional state observer can be designed by the Gopinath method, but it is necessary to know the disturbance torque. Therefore, in general, a method has been proposed in which the derivative value of the disturbance torque is set to zero, or the disturbance torque value is simply set to zero (Oishi et al. ”, Electron Theory B, 106-2, pp.111-118, 1986, and SG Kulkar
"Robust Control for Vibration Sup" by ni & Y.Hori
compression in2-Mass System "IEE-Japan JAS, pp579 ~ 5
82, 1990). However, in both cases, a large error occurs in the output of the state observer due to disturbance torque or parameter fluctuation, which may deteriorate the transient characteristics and cause the system to become unstable.

【0024】この問題を解決手段として外乱トルクの推
定機構を提案し、以下で説明する。軸が弾性を有するた
め、過渡時に負荷速度の応答はモータ速度より遅れる
が、系全体の応答と比べてこの遅れは小さいと考えられ
る。従って、外乱トルクを推定する時に軸の弾性を無視
してもよい。そうすると、負荷速度はモータ速度と一致
し、負荷トルクの推定機構は図6に示す。
As a solution to this problem, a disturbance torque estimating mechanism is proposed and described below. Since the shaft has elasticity, the response of the load speed lags behind the motor speed during a transition, but this delay is considered to be smaller than the response of the entire system. Therefore, the elasticity of the shaft may be ignored when estimating the disturbance torque. Then, the load speed matches the motor speed, and the load torque estimating mechanism is shown in FIG.

【0025】図6により、外乱トルクの推定値は(10)
式のように求めることができる。
From FIG. 6, the estimated value of the disturbance torque is (10)
It can be obtained like the formula.

【数6】 [Equation 6]

【0026】3. 最小次元状態オブザーバ 推定された等価外乱トルクを用いて、式(1)(2)により最
小次元状態オブザーバを設計すると、次式のように得ら
れる。
3. Minimum Dimensional State Observer When the estimated equivalent disturbance torque is used to design the minimum dimensional state observer by the equations (1) and (2), the following equation is obtained.

【数7】 のように得られる。従って、状態オブザーバの構成は図
7のようになり、未知の状態変数を推定できる。
[Equation 7] Is obtained as. Therefore, the configuration of the state observer is as shown in FIG. 7, and the unknown state variable can be estimated.

【0027】以上3ステップを経ることにより、前記問
題を解決できる。
The above problem can be solved by going through the above three steps.

【0028】[0028]

【作用】ねじり系の内部状態(負荷速度とねじりトル
ク)を知るために、まず提案した等価外乱トルク推定機
構により、等価外乱トルクを推定する。そして、推定さ
れた外乱トルクを用いて最小次元状態オブザーバを構築
し、それによりねじり系の内部状態変数を推定する。
In order to know the internal state of the torsion system (load speed and torsion torque), the equivalent disturbance torque estimation mechanism is first used to estimate the equivalent disturbance torque. Then, a minimum-dimensional state observer is constructed using the estimated disturbance torque, and the internal state variable of the torsion system is estimated by it.

【0029】ねじり系のすべての状態変数がこのように
推定できるので、通常の状態フィードバック制御をねじ
り系に適応させ、望ましい極配置を選定し状態フィード
バックゲインを決定する。
Since all the state variables of the torsion system can be estimated in this way, the usual state feedback control is adapted to the torsion system and the desired pole placement is chosen to determine the state feedback gain.

【0030】[0030]

【実施例】本発明にかかるねじり系状態フィードバック
制御の一実施例について、速度制御した場合のブロック
図を図8に示す。
FIG. 8 shows a block diagram of a torsional system state feedback control according to the present invention when speed control is performed.

【0031】ここに、ねじり系のパラメータは以下の通
りとし、
Here, the parameters of the twisting system are as follows,

【数8】 [Equation 8]

【0032】この制御系の定数選定法とその制御結果を
以下で示す。ここに、誘導電動機の最大トルクを考慮
し、特性根を次式のように選定する。
The method of selecting constants for this control system and the control results thereof are shown below. In consideration of the maximum torque of the induction motor, the characteristic root is selected as shown below.

【数9】 [Equation 9]

【0033】図9〜図12は状態フィードバック制御の場
合で速度指令値と外乱トルク急変時の回転速度の応答の
シミュレーション結果であり、これらの図には外乱トル
ク推定値と状態オブザーバの出力値とそれらの実出力値
も併せて示している。
FIGS. 9 to 12 show simulation results of the response of the speed command value and the rotational speed at the time of sudden change of the disturbance torque in the case of the state feedback control. These figures show the estimated disturbance torque value and the output value of the state observer. The actual output values are also shown.

【0034】図9はすべてシステムパラメータがノミナ
ル値と一致する場合のものである。これにより、オーバ
シュートはなく、負荷急変時でもよい結果を得たことが
わかる。
FIG. 9 shows the case where all the system parameters match the nominal value. From this, it can be seen that there is no overshoot and good results are obtained even during sudden load changes.

【外4】 それは、図6の状態オブザーバが本質的には積分器であ
るからである。
[Outside 4] That is because the state observer of FIG. 6 is essentially an integrator.

【0035】次に、系のパラメータ変動の影響を考察す
る。
Next, the influence of system parameter fluctuation will be considered.

【外5】 [Outside 5]

【0036】図10は軸の弾性係数をノミナル値の半分に
したときの回転速度の応答であり、また図11,図12はそ
れぞれ負荷イナーシャをノミナル値の3分の1と3倍に
したときの速度応答である。いずれの場合も振動がな
く、またかなりよい特性が得られたことがわかる。
FIG. 10 shows the response of the rotational speed when the elastic coefficient of the shaft is halved to the nominal value, and FIGS. 11 and 12 show the case where the load inertia is ⅓ and 3 times the nominal value, respectively. Is the speed response of. It can be seen that in both cases, there was no vibration, and that fairly good characteristics were obtained.

【0037】[0037]

【発明の効果】従来、状態フィードバック制御をねじり
系に適応した場合に、外乱トルク推定ができなかったた
め、ねじり系の状態検出器を必要であった。制御系が複
雑になり、コストも増える。また、状態変数が検出でき
ないなどの場合においては近似的に状態変数を推定せざ
るを得なかった。そのため、外乱トルクやパラメータ変
動により状態オブザーバの出力に大きな誤差が生じて過
渡特性を悪化させ、系を不安定に招きかねない。状態フ
ィードバック制御をねじり系に適応した場合に、すべて
の状態変数を知る必要がある。
In the past, when the state feedback control was applied to the torsion system, the disturbance torque could not be estimated. Therefore, the torsion system state detector was required. The control system becomes complicated and the cost also increases. Also, when the state variable cannot be detected, the state variable has to be estimated approximately. Therefore, a large error may occur in the output of the state observer due to disturbance torque or parameter fluctuation, which may deteriorate the transient characteristics and cause the system to become unstable. When the state feedback control is applied to the torsion system, it is necessary to know all the state variables.

【0038】本発明によれば、外乱トルクが推定できる
ため、負荷速度やねじりトルクを推定できる。従って、
これらの状態変数の検出器が不要となり、制御系の構成
は簡単で、コストも低減できる。また、前記状態変数を
検出できないなどの場合にも状態フィードバック制御を
適応することが可能となる。さらに、系のパラメータ変
動は外乱とみなされるため、外乱トルクのみならず、パ
ラメータ変動してもロバスト安定な制御が実現できる。
According to the present invention, since the disturbance torque can be estimated, the load speed and the torsion torque can be estimated. Therefore,
A detector for these state variables is not required, the control system has a simple structure, and the cost can be reduced. Further, the state feedback control can be applied even when the state variable cannot be detected. Further, since fluctuations in system parameters are regarded as disturbances, robust and stable control can be realized not only with disturbance torques but also with parameter fluctuations.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の技術思想の理解を容易にするために示
した状態フィードバック制御原理図である。
FIG. 1 is a state feedback control principle diagram shown to facilitate understanding of a technical idea of the present invention.

【図2】共振系をもつ電動機駆動ねじり系モデルを示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing an electric motor drive torsion system model having a resonance system.

【図3】ねじり系のPI制御ブロック図である。FIG. 3 is a PI control block diagram of a torsion system.

【図4】状態フィードバック制御系の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a state feedback control system.

【図5】(5) 式の状態方程式をブロック図で表現した図
である。
FIG. 5 is a block diagram showing the state equation of equation (5).

【図6】外乱トルクの推定機構を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a disturbance torque estimating mechanism.

【図7】状態オブザーバの構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a state observer.

【図8】本発明の一実施例の制御ブロック図である。FIG. 8 is a control block diagram of an embodiment of the present invention.

【図9】状態フィードバック制御系の、すべてのシステ
ムパラメータがノミナル値と一致する場合の、速度指令
値と100%負荷急変による速度応答のシミュレーション結
果を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a simulation result of a speed response due to a speed command value and a 100% sudden load change when all system parameters of the state feedback control system match the nominal values.

【図10】状態フィードバック制御系の、軸の弾性係数
をノミナル値の半分にした時の、速度指令値と100%負荷
急変による速度応答のシミュレーション結果を示す図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing a simulation result of a speed feedback value and a speed response due to a sudden change in 100% load when the elastic coefficient of the shaft is set to a half of the nominal value in the state feedback control system.

【図11】状態フィードバック制御系の、負荷イナーシ
ャをノミナル値の三分の一にした時の、速度指令値と10
0%負荷急変による速度応答のシミュレーション結果を示
す図である。
FIG. 11 shows the speed command value and 10 when the load inertia of the state feedback control system is set to one third of the nominal value.
It is a figure which shows the simulation result of the speed response by 0% load sudden change.

【図12】状態フィードバック制御系の負荷イナーシャ
をノミナル値の三倍にした時の、速度指令値と100%負荷
急変による速度応答のシミュレーション結果を示す図で
ある。 1 状態フィードバック制御部 2 インバータ部(トルク係数発生部) 2’ノミナルトルク係数 3 電動機部 3’モータのダンピングを無視した電動機 4 ねじり軸部 4’軸のダンピングを無視したねじり軸 5 負荷部 5’負荷のダンピングを無視した負荷 6 等価外乱トルク推定部 7 最小次元状態オブザーバ部 8 比例積分部 9 ねじり系部 10 積分器 11 積分定数 12 状態フィードバックゲイン 13 軸の弾性係数を無視したねじり系 14 外乱トルク推定機構 15 積分ブロック 16 図7の最小次元状態オブザーバ
FIG. 12 is a diagram showing a simulation result of a speed response due to a speed command value and a 100% load sudden change when the load inertia of the state feedback control system is set to three times the nominal value. 1 State feedback control section 2 Inverter section (torque coefficient generation section) 2'Nominal torque coefficient 3 Motor section 3'Motor damping neglected motor 4 Torsional shaft section 4'Axial damping neglected axis 5 Load section 5 ' Load that ignores load damping 6 Equivalent disturbance torque estimation unit 7 Minimum dimension state observer unit 8 Proportional integration unit 9 Torsional system unit 10 Integrator 11 Integration constant 12 State feedback gain 13 Torsional system that ignores elastic coefficient of axis 14 Disturbance torque Estimator 15 Integration block 16 Minimal-dimensional state observer in Fig. 7

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 19/02 D 8811−3H H02P 5/00 X 7315−5H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location G05D 19/02 D 8811-3H H02P 5/00 X 7315-5H

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電動機と負荷とが弾性体要素で結合され
ているねじり系の制御対象の電動機速度、ねじりトル
ク、負荷速度等の該制御対象の内部状態変数に状態フィ
ードバックゲインを掛算して状態フィードバック制御系
を構成し、さらに、速度指令値と負荷速度との差に積分
要素を入れて閉ループ状態フィードバック速度制御系を
構成したねじり系制御方式において、軸の弾性を無視し
て電動機の入力指令と該電動機の速度から等価外乱オブ
ザーバを構成し、前記制御対象の入力である外乱トルク
を推定することを特徴とした状態空間法によるねじり系
制御方式。
1. A state in which a state feedback gain is multiplied by an internal state variable of a controlled object such as a motor speed, a torsion torque, and a load speed of a controlled object of a torsion system in which an electric motor and a load are coupled by an elastic element. In a torsional control method that configures a feedback control system, and further includes an integral element in the difference between the speed command value and the load speed to configure a closed-loop feedback speed control system, ignore the elasticity of the shaft and input the motor command. And a speed of the electric motor to form an equivalent disturbance observer, and estimate the disturbance torque that is the input of the control target.
【請求項2】 前記推定機構により得られた外乱トルク
推定値を用いた最小次元状態外乱オブザーバにより、前
記ねじり制御系の負荷速度とねじりトルクあるいはねじ
り角度を推定し、該推定値により状態フィードバック速
度制御系を構成した請求項1記載の状態空間法によるね
じり系制御方式。
2. A load velocity and a torsion torque or a torsion angle of the torsion control system are estimated by a minimum-dimensional state disturbance observer using the disturbance torque estimated value obtained by the estimation mechanism, and the state feedback speed is estimated by the estimated value. The torsion system control method according to claim 1, wherein the control system is configured.
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