JP2884698B2 - 慣性シュミレータ - Google Patents
慣性シュミレータInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は原動機の試験等に用いられる慣性シュミレー
タに関する。
タに関する。
B.発明の概要 電動機の回転速度を算出し、この回転速度を基に演算
した値と電動機の入力トルクを基に演算した値を基に負
荷トルクオブザーバにより推定負荷トルクを算出する慣
性シュミレータにおいて、 前記推定負荷トルクを基に所定の演算を実行すること
により、 見かけ上の慣性を自由に設定できるようにする。
した値と電動機の入力トルクを基に演算した値を基に負
荷トルクオブザーバにより推定負荷トルクを算出する慣
性シュミレータにおいて、 前記推定負荷トルクを基に所定の演算を実行すること
により、 見かけ上の慣性を自由に設定できるようにする。
C.従来の技術 モータと原動機が機械的に連結され該原動機の試験用
負荷として用いられるモータシステムにおいては、実際
の原動機の慣性を電気的に模擬する機能が必要であり、
従来よりモータの慣性を見かけ上大きくすることにより
モータシステムの慣性を電気的に模擬する方式は実現さ
れている。
負荷として用いられるモータシステムにおいては、実際
の原動機の慣性を電気的に模擬する機能が必要であり、
従来よりモータの慣性を見かけ上大きくすることにより
モータシステムの慣性を電気的に模擬する方式は実現さ
れている。
D.発明が解決しようとする課題 モータの慣性を見かけ上大きくして、実際の原動機の
慣性を電気的に模擬し、これによりモータシステムの慣
性を模擬する方式では、モータ可変速装置のハードウェ
アを変更する必要があると共に、慣性を任意に設定でき
ず不便なものであった。
慣性を電気的に模擬し、これによりモータシステムの慣
性を模擬する方式では、モータ可変速装置のハードウェ
アを変更する必要があると共に、慣性を任意に設定でき
ず不便なものであった。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、原動機試験などに用いられる模擬負荷装置と
してのモータシステムにおいて、このモータシステム全
体の見かけ上の慣性を自由に設定できる慣性シュミレー
タを提供することである。
の目的は、原動機試験などに用いられる模擬負荷装置と
してのモータシステムにおいて、このモータシステム全
体の見かけ上の慣性を自由に設定できる慣性シュミレー
タを提供することである。
E.課題を解決するための手段と作用 本発明においては、上記目的を達成するために、電動
機の速度検出信号と所定の伝達関数によって得られた第
１のトルク値と前記入力トルクと所定の伝達関数によっ
て得られた第２のトルク値を基に推定負荷トルク値を算
出し、前記入力トルクと推定負荷トルクに基づいて算出
された第３のトルク値を見かけ上の慣性モーメントを関
数とする伝達関数により演算して見かけ上の速度信号を
得ると共に、この見かけ上の速度信号と実機の速度検出
信号に基づく演算値を減算して、速度偏差を求め、この
速度偏差を伝達関数Ｇ（Ｓ）に入力し、この出力を前記
入力トルクに加算することにより慣性シュミレータを実
現している。
機の速度検出信号と所定の伝達関数によって得られた第
１のトルク値と前記入力トルクと所定の伝達関数によっ
て得られた第２のトルク値を基に推定負荷トルク値を算
出し、前記入力トルクと推定負荷トルクに基づいて算出
された第３のトルク値を見かけ上の慣性モーメントを関
数とする伝達関数により演算して見かけ上の速度信号を
得ると共に、この見かけ上の速度信号と実機の速度検出
信号に基づく演算値を減算して、速度偏差を求め、この
速度偏差を伝達関数Ｇ（Ｓ）に入力し、この出力を前記
入力トルクに加算することにより慣性シュミレータを実
現している。
F.実施例 以下に本発明の実施例を第１図〜第４図を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
直流電動機やベクルト制御された誘導電動機のよう
に、電流に比例したトルクを発生する電動機の伝達関数
は次式で表され、そのブロック図は第３図のようにな
る。
に、電流に比例したトルクを発生する電動機の伝達関数
は次式で表され、そのブロック図は第３図のようにな
る。
モータのトルク−速度の式は（１）式となる。
ここで、J1をモータ慣性モーメント、J2を負荷慣性モ
ーメントとするとトータルの慣性モーメントＪはＪ＝J1
＋J2となる。また、ωｒは回転角速度、Ｓはラプラス演
算子である。
ーメントとするとトータルの慣性モーメントＪはＪ＝J1
＋J2となる。また、ωｒは回転角速度、Ｓはラプラス演
算子である。
第３図において負荷トルクTLを推定するために、最小
次元オブザーバをゴビナスの方法により導出すると、第
４図のブロック図で表現することが知られており、推定
負荷トルク は次式となる。
次元オブザーバをゴビナスの方法により導出すると、第
４図のブロック図で表現することが知られており、推定
負荷トルク は次式となる。
すなわち、第４図は負荷トルク推定部を示すもので、
３は負荷トルクオブザーバである。４は入力トルクT1を
入力として の演算を行うトルク演算部、５は回転角速度ωｒを入力
として の演算を行うトルク演算部、1aは加減算器であって、こ
れらによって負荷トルクオブザーバ３が構成される。第
４図においてTxは遅れ時定数である。
３は負荷トルクオブザーバである。４は入力トルクT1を
入力として の演算を行うトルク演算部、５は回転角速度ωｒを入力
として の演算を行うトルク演算部、1aは加減算器であって、こ
れらによって負荷トルクオブザーバ３が構成される。第
４図においてTxは遅れ時定数である。
第１図は本発明の第１実施例による慣性シュミレータ
のブロック図であって、同図において1b,1c,1d,1eは加
減算器、２はモータの伝達関数、６は第１のトルク演算
部、７は第２のトルク演算部、８は速度演算部、９は第
３のトルク演算部である。
のブロック図であって、同図において1b,1c,1d,1eは加
減算器、２はモータの伝達関数、６は第１のトルク演算
部、７は第２のトルク演算部、８は速度演算部、９は第
３のトルク演算部である。
第１図の慣性シュミレータにおいて、加減算器1bは、
入力トルクT1と後述する第３のトルク演算部９の演算出
力を入力として、これらを加算してモータ入力トルクTa
を得る。第１のトルク演算部６はトルクTaを入力として を算出する。
入力トルクT1と後述する第３のトルク演算部９の演算出
力を入力として、これらを加算してモータ入力トルクTa
を得る。第１のトルク演算部６はトルクTaを入力として を算出する。
第２のトルク演算部７は、ωｒを入力として を算出する。
加減算器1cは、第１のトルク演算部６の演算出力 と第２のトルク演算部７の演算出力を入力として、 を算出する。加減算器1dは入力トルクT1と加減算器1cの
演算出力 を入力として加減算する。第２の速度検出部８は、加減
算器1dの演算出力を入力として の演算をして、 を算出する。加減算器1eは、ωｒと速度演算部８の演算
出力 を入力としてωｍ−ωｒを演算する。ここで として表わされ、 を算出する。第３のトルク演算部９は、（ωｍ−ωｒ）
を入力として、（ωｍ−ωｒ）Ｇ（Ｓ）の演算しモータ
入力トルクTaの安定化を図る。
演算出力 を入力として加減算する。第２の速度検出部８は、加減
算器1dの演算出力を入力として の演算をして、 を算出する。加減算器1eは、ωｒと速度演算部８の演算
出力 を入力としてωｍ−ωｒを演算する。ここで として表わされ、 を算出する。第３のトルク演算部９は、（ωｍ−ωｒ）
を入力として、（ωｍ−ωｒ）Ｇ（Ｓ）の演算しモータ
入力トルクTaの安定化を図る。
したがって、加減算器1bの算出トルクTaはT1＋（ωｍ
−ωｒ）Ｇ（Ｓ）となる。
−ωｒ）Ｇ（Ｓ）となる。
負荷トルクオフザーバを利用した慣性制御方法とし
て、第３図の電動機と負荷の慣性Ｊを制御で見かけ上任
意の慣性Jmにすることを考える。このためには、推定し
た負荷トルクとJmで構成されるモータモデルの角速度ω
ｍと実際の速度ωｒが一致するように制御すれば良い。
て、第３図の電動機と負荷の慣性Ｊを制御で見かけ上任
意の慣性Jmにすることを考える。このためには、推定し
た負荷トルクとJmで構成されるモータモデルの角速度ω
ｍと実際の速度ωｒが一致するように制御すれば良い。
第１図の慣性シュミレータにおいて要約すると次式が
得られる。
得られる。
Ta＝T1＋（ωｍ−ωｒ）Ｇ（Ｓ） ……（５） 上記（３）〜（５）式より、ωｒの伝達関数は （６）式において、負荷トルクオフザーバの推定遅れ
時定数Txが十分小さい（Tx《１）とすると、 ここで、Ｇ（Ｓ）を定数Ｋとすると（７）式は J/K《Jmとなるように定数Ｋを設定すれば、 は無視できるので（９）式を得る。
時定数Txが十分小さい（Tx《１）とすると、 ここで、Ｇ（Ｓ）を定数Ｋとすると（７）式は J/K《Jmとなるように定数Ｋを設定すれば、 は無視できるので（９）式を得る。
また、Ｇ（Ｓ）を比例微分要素（Ｇ（Ｓ）＝Kp＋Kd
S）とすると、 （10）式において、Kp,Kdを適当に調整すれば は（８）式に比べて広い周波数領域にわたって１に近似
でき、ωｒは（９）式の伝達関数で表される。
S）とすると、 （10）式において、Kp,Kdを適当に調整すれば は（８）式に比べて広い周波数領域にわたって１に近似
でき、ωｒは（９）式の伝達関数で表される。
以上より、 式と（９）式を比較すれば明らかなように、本来電動機
と負荷が持つ慣性Ｊを、第１図の構成により見かけ上Jm
の慣性を持ったシステムに近似できる。これより、本シ
ステムにおいては、実機の慣性モーメントを予め求めて
おけば、モータの速度を検出するのみで、任意の慣性で
の運転を可能とする慣性シュミレータを実現できる。
と負荷が持つ慣性Ｊを、第１図の構成により見かけ上Jm
の慣性を持ったシステムに近似できる。これより、本シ
ステムにおいては、実機の慣性モーメントを予め求めて
おけば、モータの速度を検出するのみで、任意の慣性で
の運転を可能とする慣性シュミレータを実現できる。
上記第１実施例の慣性シュミレータによれば、次の如
き種々の利点がある。
き種々の利点がある。
（１）検出としては、速度検出が必要なだけであり、第
１図に示すような簡単な演算で慣性シュミレータを構成
している。このため、従来の可変速装置のハードウェア
やソフトウェアを変更せずに容易に実現できる。
１図に示すような簡単な演算で慣性シュミレータを構成
している。このため、従来の可変速装置のハードウェア
やソフトウェアを変更せずに容易に実現できる。
（２）（９）式からわかるように、Jmは実機の慣性Ｊに
対して大きい値でも小さい値でも任意に設定して、これ
を実現できる。
対して大きい値でも小さい値でも任意に設定して、これ
を実現できる。
（３）任意に慣性を設定できるため、原動機等の試験用
負荷として使用すれば、実際の負荷の慣性を容易に模擬
できる。
負荷として使用すれば、実際の負荷の慣性を容易に模擬
できる。
（４）実機の慣性Ｊよりも低い慣性に設定できるため、
（３）項とは逆にモータに比べて慣性の小さい原動機を
模擬することも可能であり、原動機につながる負荷装置
の試験にも適用できる。
（３）項とは逆にモータに比べて慣性の小さい原動機を
模擬することも可能であり、原動機につながる負荷装置
の試験にも適用できる。
第２図は本発明の第２実施例による慣性シュミレータ
のブロック図であって、同図において第１図のものと同
一又は相当部分には同一符号を付しており、10は第４の
トルク演算部、11は第５のトルク演算部である。
のブロック図であって、同図において第１図のものと同
一又は相当部分には同一符号を付しており、10は第４の
トルク演算部、11は第５のトルク演算部である。
第２図の慣性シュミレータにおいて、加減算器1bには
入力トルクT1と第５のトルク演算部11の演算値を加算し
てトルクTaを得る。トルクTaは第１のトルク演算部６と
モータに入力される。
入力トルクT1と第５のトルク演算部11の演算値を加算し
てトルクTaを得る。トルクTaは第１のトルク演算部６と
モータに入力される。
第１のトルク演算部６はトルクTaを入力として を算出する。第２のトルク演算部７は回転角速度ωｒを
入力として を算出する。加減算器1cは第１のトルク演算部６の演算
出力である と第２のトルク演算部７の演算出力を入力として を算出する。
入力として を算出する。加減算器1cは第１のトルク演算部６の演算
出力である と第２のトルク演算部７の演算出力を入力として を算出する。
加減算器1dは加減算器1cの演算出力 と第４のトルク演算部10の演算出力 を算出する。第５のトルク演算部11は加減算器1dの演算
出力 を算出する。したがって、加減算器1bの演算出力Taは となる。
出力 を算出する。したがって、加減算器1bの演算出力Taは となる。
第２図の慣性シュミレータにおいて要約すると、次式
が得られる。
が得られる。
（11），（12），（13）式より ここで、負荷トルク推定の一次遅れ時定数Txが全体の
系の応答に比べて十分小さければ、STx≒０と考えられ
るので、 は１に近似でき、伝達関数は（15）式となる。
系の応答に比べて十分小さければ、STx≒０と考えられ
るので、 は１に近似でき、伝達関数は（15）式となる。
（１）式のω と（15）式を比較すれば明らかなように、電動機と負荷
が持つ慣性Ｊを、第２図の構成より見かけ上Jmの慣性を
持ったシステムとして取り扱えることになる。これによ
り、Jmを任意に設定することにより、任意の慣性での運
転を可能とする慣性シュミレータを実現できる。
が持つ慣性Ｊを、第２図の構成より見かけ上Jmの慣性を
持ったシステムとして取り扱えることになる。これによ
り、Jmを任意に設定することにより、任意の慣性での運
転を可能とする慣性シュミレータを実現できる。
また、本実施例のシステムは、実機の慣性を予め求め
ておけば、モータの速度を検出するだけの簡単な構成で
慣性シュミレータを実現でき、第１図の慣性シュミレー
タと同様な利点を有すると共に、第１図のものに比べて
演算が簡単になっており、コンピュータを用いてハード
ウェアとソフトウェアで実現する時は演算時間を短くで
きる。
ておけば、モータの速度を検出するだけの簡単な構成で
慣性シュミレータを実現でき、第１図の慣性シュミレー
タと同様な利点を有すると共に、第１図のものに比べて
演算が簡単になっており、コンピュータを用いてハード
ウェアとソフトウェアで実現する時は演算時間を短くで
きる。
G.発明の効果 本発明は、上述の如くであって、検出要素として速度
検出が必要なだけであり、簡単な演算で慣性シュミレー
タが可能にして、任意に慣性を設定できるので、適用範
囲が広く、しかも高性能な慣性シュミレータを得ること
ができる。
検出が必要なだけであり、簡単な演算で慣性シュミレー
タが可能にして、任意に慣性を設定できるので、適用範
囲が広く、しかも高性能な慣性シュミレータを得ること
ができる。
第１図は本発明の第１実施例による慣性シュミレータの
ブロック図、第２図は本発明の第２実施例による慣性シ
ュミレータのブロック図、第３図はモータのブロック
図、第４図は負荷トルクオブザーバのブロック図であ
る。 1,1b,1c,1d,1e……加減算器、２……モータの伝達関
数、６……第１のトルク演算部、７……第２のトルク演
算部、８……速度検出部、９……第３のトルク演算部、
10……第４のトルク演算部、11……第５のトルク演算
部。
ブロック図、第２図は本発明の第２実施例による慣性シ
ュミレータのブロック図、第３図はモータのブロック
図、第４図は負荷トルクオブザーバのブロック図であ
る。 1,1b,1c,1d,1e……加減算器、２……モータの伝達関
数、６……第１のトルク演算部、７……第２のトルク演
算部、８……速度検出部、９……第３のトルク演算部、
10……第４のトルク演算部、11……第５のトルク演算
部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−170836（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−144449（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭50−11001（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01M 15/00,13/02 G01L 3/22
Claims (2)
- 【請求項１】電動機の速度検出信号と所定の伝達関数に
よって得られた第１のトルク値と電動機の入力トルクと
所定の伝達関数によって得られた第２のトルク値を基に
推定負荷トルク値を算出し、前記入力トルクと推定負荷
トルクに基づいて算出された第３のトルク値を見かけ上
の慣性モーメントを関数とする伝達関数により演算して
見かけ上の速度信号を得ると共に、この見かけ上の速度
信号と前記速度信号に基づく演算値を前記入力トルクに
加算するようにして構成したことを特徴とする慣性シュ
ミレータ。 - 【請求項２】電動機の速度検出信号と所定の伝達関数に
よって得られた第１のトルク値と前記入力トルクと所定
の伝達関数によって得られた第２のトルク値を基に推定
負荷トルク値を算出し、前記入力トルクを所定の伝達関
数を基に演算して第３のトルク値を得、この第３のトル
ク値と前記推定負荷トルク値を加減算して第４のトルク
値を得ると共に、この第４のトルク値を見かけ上の慣性
モーメントと実機の慣性モーメントの比による伝達関数
により第５のトルク値を得、この第５のトルク値を前記
入力トルクに加算するように構成したことを特徴とする
慣性シュミレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2114209A JP2884698B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 慣性シュミレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2114209A JP2884698B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 慣性シュミレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH049732A JPH049732A (ja) | 1992-01-14 |
| JP2884698B2 true JP2884698B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=14631943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2114209A Expired - Fee Related JP2884698B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 慣性シュミレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2884698B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4639046B2 (ja) * | 2003-12-16 | 2011-02-23 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 動力伝達系の試験装置とその制御方法 |
| JP5262036B2 (ja) * | 2007-09-19 | 2013-08-14 | 株式会社明電舎 | シャシーダイナモメータシステムの制御方法 |
| JP5200714B2 (ja) * | 2008-07-11 | 2013-06-05 | 株式会社明電舎 | 電気慣性制御装置 |
| JP5200713B2 (ja) * | 2008-07-11 | 2013-06-05 | 株式会社明電舎 | 動力計測システムの速度制御方法とその装置 |
| JP5200715B2 (ja) * | 2008-07-11 | 2013-06-05 | 株式会社明電舎 | 動力計システムの電気慣性制御装置 |
| JP4656245B2 (ja) * | 2009-03-30 | 2011-03-23 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 動力伝達系の試験装置とその制御方法 |
| AT510041B1 (de) * | 2011-02-09 | 2012-01-15 | Seibt Kristl & Co Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur simulation eines translatorisch oder rotatorisch bewegten körpers |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP2114209A patent/JP2884698B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH049732A (ja) | 1992-01-14 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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