JPH0773433B2 - Speed control device - Google Patents
Speed control deviceInfo
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- JPH0773433B2 JPH0773433B2 JP2021363A JP2136390A JPH0773433B2 JP H0773433 B2 JPH0773433 B2 JP H0773433B2 JP 2021363 A JP2021363 A JP 2021363A JP 2136390 A JP2136390 A JP 2136390A JP H0773433 B2 JPH0773433 B2 JP H0773433B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は速度偏差を安定化装置を通して制御対象に印加
入力する速度制御系に、ロバストな等価外乱補償を実施
してその機能を有効活用し、いわゆるワインドアップ現
象の防止を行うようにした速度制御装置に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention implements robust equivalent disturbance compensation in a speed control system for applying a speed deviation to a control target through a stabilizing device and effectively utilizing its function. The present invention relates to a speed control device for preventing a so-called windup phenomenon.
一般的な電動機速度制御系の例による第3図を参照して
説明する。An example of a general electric motor speed control system will be described with reference to FIG.
第3図は安定化フィードバック制御装置の従来例を示す
もので1は安定化装置、2は制御対象である。ここに、
R,Yは各々設定入力,状態量であり、したがって速度制
御系例では、Rが速度指令,Yが速度検出出力である。KT
はトルク発生係数である。また、J,Dは制御対象の慣
性,粘性抵抗相当であり、Sは微分演算子である。FIG. 3 shows a conventional example of a stabilizing feedback control device, in which 1 is a stabilizing device and 2 is a controlled object. here,
R and Y are a set input and a state quantity, respectively. Therefore, in the speed control system example, R is a speed command and Y is a speed detection output. K T
Is the torque generation coefficient. Further, J and D are equivalent to the inertia and viscous resistance of the controlled object, and S is a differential operator.
かように、設定入力R,状態量Yの偏差eを安定化装置1
を通して制御対象2に印加することにより、速度制御系
を安定化している。その安定化装置1は一般にP(比
例)I(積分)制御装置として構成され、安定化補償要
素として含まれる積分要素は定常状態でのオフセットを
零にするために必要な要素である。In this way, the deviation e between the setting input R and the state quantity Y is stabilized by the stabilizing device 1
The speed control system is stabilized by applying it to the controlled object 2 through. The stabilizing device 1 is generally configured as a P (proportional) I (integrating) control device, and the integral element included as a stabilizing compensating element is an element necessary for zeroing the offset in the steady state.
ところで、実用上速度制御装置におけるレオナードやVV
VF等のパワーアクチュエータには出力限界が存在し、特
に制御上は電流やトルクを常に監視しながら所定の値を
超えるときリミッタにより制限している。そのため、運
転状態がこのリミッタで制限されている間は積分要素に
入力偏差が積算されていき、リミッタを外れて偏差が正
常になった場合、不必要な積算量を減算するため、速度
がオーバーシュートを発生する。場合によっては不安定
現象を生じることもある。このような現象をワインドア
ップ現象と称されている。By the way, in practical use, there are Leonard and VV
There is an output limit in power actuators such as VF. Especially, in control, current and torque are constantly monitored, and the limiter is used when exceeding a predetermined value. Therefore, while the operating condition is limited by this limiter, the input deviation is integrated in the integral element, and if the deviation goes out of the limiter and the deviation becomes normal, the unnecessary integrated amount is subtracted, and the speed exceeds To shoot. In some cases, an unstable phenomenon may occur. Such a phenomenon is called a windup phenomenon.
これを取り除くため種々の対策が提案されているもの
の、簡便に効用し得るものが実用化されていない。例え
ば、文献「電気学会論文誌、D、′88−7月号、P678」
記載の技術のものは、それなりの効果を奏するものであ
るが、これは種々の複雑な処理が必要なものである。Although various measures have been proposed to remove this, those that can be easily applied have not been put to practical use. For example, the document "Journal of the Institute of Electrical Engineers of Japan, D, '88 -July, P678"
The technique described has some effects, but it requires various complicated processes.
また、リミッタで制限されている間は積分演算を停止さ
せるようにすれば、リミッタ値を越えた不必要な積分量
は発生しなくなってワインドアップ現象も軽減できる
が、正常運転に戻るまでの期間は、安定化装置1のP1出
力はリミッタ値(例えば150%)から正常値(例えば75
%)まで減算する必要があり、この間はオーバーシュー
トが発生する。In addition, if the integral calculation is stopped while the limiter is limited, an unnecessary amount of integration that exceeds the limiter value will not occur and the wind-up phenomenon can be reduced, but the period before returning to normal operation Indicates that the P1 output of the stabilizer 1 is from a limiter value (eg 150%) to a normal value (eg 75
%), And overshoot occurs during this time.
本発明は上述したような点に鑑み、制御対象のパラメー
タ変動や負荷変動が発生してもその影響を極小にし得る
等価外乱補償機能を活用する基本技術思想に基づきなさ
れたものであり、制御対象の入力量と、その状態量に入
力から状態間の数式モデルの逆函数を乗じた量との差を
等価外乱としてこれを制御対象の入力に帰還することに
より、制御対象に加わるいかなる外乱も一括して補償可
能に構成されてなるものである。さらには、かような等
価外乱補償機能を活用することにより、速度制御の主ル
ープに用いる安定化装置は積分要素を含めず比例要素の
みで構成し、定常,過渡時をとわずオフセットを極小に
でき、積分要素に基づくワインドアップ現象の発生を除
去してなるものである。In view of the above points, the present invention has been made based on the basic technical idea of utilizing the equivalent disturbance compensation function that can minimize the influence of parameter fluctuations and load fluctuations of the controlled object. By inputting the difference between the input quantity of and the state quantity multiplied by the inverse function of the mathematical model between the states from the input as an equivalent disturbance to the input of the controlled object, any disturbance applied to the controlled object is collected. It is configured to be able to compensate. Furthermore, by utilizing such an equivalent disturbance compensation function, the stabilizer used for the main loop of speed control is composed of only proportional elements without including integral elements, and the offset is minimized irrespective of steady and transient times. It is possible to eliminate the occurrence of the windup phenomenon based on the integral element.
以下に、本発明を図面等により詳細説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
ここで、本出願人は先に特願平1−159863号「多機能形
制御装置」を提案しているところである。Here, the present applicant has previously proposed Japanese Patent Application No. 1-159863 “multifunctional controller”.
そして、この提案において等価外乱補償部は速度制御系
の例として記述されており、ここではその要点を示す。In this proposal, the equivalent disturbance compensator is described as an example of the speed control system, and the main points are shown here.
すなわち、第4図は本発明にかかる等価外乱補償部の説
明のため示したもので、3は等価外乱補償部である。ま
た、第5図は等価外乱補償後の制御対象部分を示したも
のである。That is, FIG. 4 is shown for explanation of the equivalent disturbance compensator according to the present invention, and 3 is the equivalent disturbance compensator. Further, FIG. 5 shows the control target portion after the equivalent disturbance compensation.
第4図においては、指定T*(S)〔速度制御の場合は
トルク指令〕と速度検出出力Yの情報を活用して等価外
乱を算出し、これを指令T*(S)に加算することによ
り構成される。ここに、TL(S)は負荷外乱、ω(S)
は回転速度である。In FIG. 4, the equivalent disturbance is calculated by utilizing the information of the designated T * (S) [torque command in the case of speed control] and the speed detection output Y, and this is added to the command T * (S). It is composed of Where T L (S) is the load disturbance and ω (S)
Is the rotation speed.
そして、図示の等価外乱補償部3による補償をすること
により、トルク発生係数KT,制御対象2および負荷外乱T
L(S)は第5図に示される如く全パラメータをノミナ
ル値で表現でき、かつ負荷外乱TL(S)を消去できる。
ただし、 である。Then, the torque disturbance coefficient K T , the controlled object 2 and the load disturbance T are compensated by the illustrated equivalent disturbance compensator 3.
As shown in FIG. 5, all the parameters of L (S) can be expressed by nominal values, and the load disturbance T L (S) can be eliminated.
However, Is.
ここで、この間の等価外乱補償性能について、先の特許
出願「多機能形制御装置」に基づきさらに説明すると、
つぎの如くである。Here, the equivalent disturbance compensation performance during this period will be further described based on the previous patent application "multifunctional control device".
It looks like this:
まず、第4図において等価外乱補償部3が付加されない
場合は式(01)のごとくに示される。First, in FIG. 4, when the equivalent disturbance compensator 3 is not added, it is shown as in the equation (01).
T*(S)・KT−TL(S)=(JS+D)ω(S) ……
(01) 一方、パラメータ変動を考慮してつぎのようにおく。た
だし、Δは変動分を示す。T * (S) ・KT - TL (S) = (JS + D) ω (S)
(01) On the other hand, considering the parameter variation, the following is set. However, Δ indicates a variation.
そして、式(02)を式(01)に代入すると、等価外乱TE
(S)は式(03)となる。 Then, by substituting equation (02) into equation (01), the equivalent disturbance T E
(S) becomes formula (03).
この式(03)の物理的内容は、等価外乱TE(S)は負荷
外乱TL(S)や各定数のノミナル値からの変動分等を全
て含めており、それらの一括して等価外乱と考えること
により、式(03)の右辺の如く、各定数のノミナル値の
みで記述できることを示している。この等価外乱T
E(S)を、ノイズ除去のためのローパスフイルタを通
して指令に加算することにより、等価外乱補償がなされ
る。 The physical content of this equation (03) is that the equivalent disturbance T E (S) includes all the load disturbance T L (S) and fluctuations from the nominal value of each constant. By considering that, it is shown that it can be described only by the nominal value of each constant, as in the right side of Expression (03). This equivalent disturbance T
Equivalent disturbance compensation is performed by adding E (S) to the command through a low-pass filter for noise removal.
さらに、ローパスフイルタの時定数は一般には制御対象
の時定数に対して充分小さくできるので、第4図は第5
図の如く書き替えることができる。Further, since the time constant of the low-pass filter can be made sufficiently smaller than the time constant of the controlled object, FIG.
It can be rewritten as shown.
よって、第5図に示される如く負荷外乱や各定数変動に
無関係なノミナル値のみで記述できることになり、トル
ク指令に対する回転出力応答は負荷外乱や各定数変動に
影響されないため、頑健かつ安定な運転が確保できる。Therefore, as shown in FIG. 5, it can be described only by the nominal value that is unrelated to the load disturbance and each constant fluctuation, and the rotation output response to the torque command is not affected by the load disturbance and each constant fluctuation, so that the robust and stable operation can be achieved. Can be secured.
なお、第4図ではローパスフイルタとして1次形をして
いるが、必ずしもその必要はなく2次,3次形にしても同
様性能が発揮でき、制御システムに合わして選別すれば
よい。In FIG. 4, the primary type is used as the low-pass filter, but the primary type is not always necessary, and the secondary and tertiary types can also exhibit the same performance and may be selected according to the control system.
そしてまた、第5図よりつぎの式(1)が得られる。Further, the following equation (1) is obtained from FIG.
よって、制御対象に負荷変動やパラメータ変動が全てキ
ャンセルされていることは明らかである。 Therefore, it is clear that the load fluctuation and the parameter fluctuation are all canceled in the controlled object.
つぎに、この等価外乱補償機能の活用により、速度制御
の主ループの安定化装置を比例制御のみとしてもオフセ
ットは発生せず、つまり比例制御出力が常に零近辺で運
転される(すなわち等価外乱補償機能の中に高速積分機
能が含まれる)ことの証明を行う。Next, by utilizing this equivalent disturbance compensation function, offset does not occur even if the stabilizing device of the main loop of speed control is only proportional control, that is, the proportional control output is always operated near zero (that is, equivalent disturbance compensation). The fast integration function is included in the functions).
さて、第4図に示される指令T*(S)からトルク発生
係数KTのブロックを取り出し示すと、第6図の如くな
る。ここに、T*(S)′は等価外乱補償後のトルクの
指令、C0は等価外乱補償後の出力である。第6図より、
指令T*(S)から指令T*(S)までの伝達関数は次
式のようになる。Now, when the block of the torque generation coefficient K T is extracted from the command T * (S) shown in FIG. 4, it is as shown in FIG. Here, T * (S) 'is a torque command after the equivalent disturbance compensation, and C 0 is an output after the equivalent disturbance compensation. From Figure 6,
The transfer function from the command T * (S) to the command T * (S) is as follows.
T*(S)+C0=T*(S)′ ……(3) これは式(3)の結果であり当然の形である。 T * (S) + C0 = T * (S) '(3) This is the result of equation (3) and is the natural form.
よって、いわゆるPI補償要素が挿入された形になるが、
ここでTは通常0.5〜10(ms)位に選定できる。このこ
とは非常に高速の積分が含まれていることになる。Therefore, the so-called PI compensation element is inserted,
Here, T can usually be selected in the order of 0.5 to 10 (ms). This means that it involves very fast integration.
ここで、第4図における の項につき言及すると、つぎの如くである。すなわちこ
のままであれば、T*(S)の加算点にオフセットとし
て残るが、ここに制御対象の粘性係数dがないものと考
えれば、実機で発生するD分は等価外乱の一部に含める
ことができるので、 とおける。したがって、 の項は の項のみとなって定常時には零となり、前述の式(4)
のみで制御されることになる。これをさらに図示すれ
ば、第7図,第8図,第10図および第11図の如くであ
る。Here, in FIG. The following is a description of the section. That is, if it is left as it is, it remains as an offset at the addition point of T * (S), but if it is considered that there is no viscosity coefficient d of the controlled object, the D component generated in the actual machine should be included in a part of the equivalent disturbance. Because you can It can be melted. Therefore, Is Becomes zero in steady state, and the above equation (4)
It will be controlled only by. This can be further illustrated as shown in FIGS. 7, 8, 10, and 11.
すなわち、トルクリミッタで加減速させたときの応答を
示し、第7図および第10図は速度制御系をPI制御した場
合のデータであって、加減速終了時のオーバーシュート
が大きい。That is, the response when acceleration / deceleration is performed by the torque limiter is shown. FIGS. 7 and 10 are data when the speed control system is PI controlled, and the overshoot at the end of acceleration / deceleration is large.
また、第8図および第11図はP制御した場合のデータで
あって、そのオーバーシュートが大巾に減少している。
ここに、第7図,第8図がシミュレーション、第10図,
第11図が夫々対応する実運転データである。Further, FIGS. 8 and 11 show data when P control is performed, and the overshoot thereof is greatly reduced.
Here, Figures 7 and 8 are simulations, Figure 10 and
FIG. 11 shows the corresponding actual operation data.
さらには、P制御例の第8図,第11図において、負荷変
動しても速度変動が少なく、定常時には変動が零になっ
ているのは前述の高速積分機能が作用しているためであ
る。Further, in FIGS. 8 and 11 of the P control example, the speed fluctuation is small even if the load is changed, and the fluctuation becomes zero in the steady state because the above-mentioned high-speed integration function is operating. .
なお、文献「電気学会論文誌、D、107巻1号、(昭6
2)(大西氏)」のP84の図2およびP85の図4におい
て、速度制御系にPI(又はP)制御器が示されるもの
の、これは文意より明らかな如く、位置制御のサーボ系
のマイナーループに速度制御系を挿入したものである。
したがって、かように速度制御系は例えP制御にしてオ
フセットが残っても位置制御の主ループに積分が入って
補償すれば問題ないとしても、速度制御系を主ループに
した場合、従来のP制御ではオフセットが残って実用に
ならないことは前述した通りである。In addition, the document "Journal of the Institute of Electrical Engineers of Japan, D, Vol. 107, No. 1, (Sho 6
2) (Mr. Ohnishi) ”, P84 in Fig. 2 and P85 in Fig. 4 shows a PI (or P) controller in the speed control system. A speed control system is inserted in the minor loop.
Therefore, even if the speed control system is P-controlled and there is no problem if the main loop of the position control is integrated and compensated even if an offset remains, if the speed control system is the main loop, the conventional P As described above, the offset remains unusable in the control.
さらに、請求項第2項を説明する。Further, claim 2 will be described.
第8図に示す如く、速度制御系をP制御にしても、なお
かつ加速終了時にオーバーシュートが僅かであるが生じ
る。この原因は前述の等価外乱出力にフイルタが含ま
れ、これが高速といいながらも積分動作する。この点を
除くため、加減速終了時点でフイルタ出力を所定の値に
リセットする。これを実状に即した一例により、第12図
を参照して詳述する。As shown in FIG. 8, even if the speed control system is set to P control, a slight overshoot occurs at the end of acceleration. The cause is that the equivalent disturbance output mentioned above includes a filter, and the integral operation is performed even though this is said to be high speed. To eliminate this point, the filter output is reset to a predetermined value at the end of acceleration / deceleration. This will be described in detail with reference to FIG. 12 by taking an example of the actual situation.
第12図は速度指令をステップ状に変化させ加速させた場
合トルクおよび実速度を示したものである。FIG. 12 shows the torque and the actual speed when the speed command is changed stepwise and accelerated.
第12図において、TBは時刻t1以前の実速度N1状態でのベ
ース負荷のトルクであり、TLは時刻t2時点で実速度がN2
に上昇したときに負荷として新たに発生したトルクであ
る。また、TA1は時刻t1での加速に寄与するトルクであ
り、TA2は時刻t2での加速に寄与するトルクである。そ
して、加速終了時にフイルタ出力を(TB+TL=TF2)の
値にリセットする。The In FIG. 12, T B is the torque of the base load at the actual speed N 1 state at time t 1 earlier, T L is the time t 2 the actual speed at the time point N 2
This is the torque newly generated as a load when it rises to. Further, T A1 is a torque contributing to acceleration at time t 1 , and T A2 is a torque contributing to acceleration at time t 2 . Then, at the end of acceleration, the filter output is reset to the value of (T B + T L = T F2 ).
しかし、トルクTA2,TLはそのまま測定できない点を有す
る。なお、トルクTLの推定はいわゆるルーエンバーガー
やゴピナスのオブザーバを用いて求まるが、ロバスト性
がない。However, there is a point that the torques T A2 and T L cannot be measured as they are. The estimation of the torque T L is obtained by using a so-called Ruenberger or Gopinus observer, but it is not robust.
そこで時刻t1時点で、 TA1=T1(第12図ではリミッタの150%)−TB と加速度の1 =dN1(t)/dt を実測し、また時刻t2時点での加速度の2 2 =dN2(t)/dt 実測でき、そうすることからトルクTA2は式(5)より
求まる。Therefore, at time t 1 , T A1 = T 1 (150% of the limiter in Fig. 12) -T B and acceleration 1 = dN 1 (t) / dt were measured, and the acceleration at time t 2 was measured. 2 2 = dN 2 (t) / dt can be measured, and the torque T A2 can be obtained from the equation (5).
すなわち、加速終了直前の加速に寄与しているトルクT
A2は、加速開始直後の加速に寄与するトルクTA1(=T1
−TB)が計測できこの値を活用し、加速開始直後および
加速終了直前の加速度1,2の比で求まる。 That is, the torque T that contributes to the acceleration just before the end of acceleration
A2 is the torque T A1 (= T 1 that contributes to the acceleration immediately after the start of acceleration.
-T B ) can be measured and this value can be used to obtain the ratio of acceleration 1 and 2 immediately after the start of acceleration and immediately before the end of acceleration.
この為には加速前後の短時間域での慣性等のパラメータ
変化がないとする条件が必要であるが、実システムにお
いてこの条件はそれほど問題にならないものである。For this purpose, a condition that there is no change in parameters such as inertia in a short time range before and after acceleration is required, but this condition does not pose a problem in an actual system.
したがって、加速終了時点での時刻t2〔(N* 2−N)
が零近くなったことでもわかる〕でのフイルタ出力の所
定の値TF2は、時刻t2直前の発生トルク,第7図ではT2
のリミッタ値(150%)から式(5)で求められるTA2を
引いた値、 にリセットすればよい。この処置を施したデータをシミ
ュレーションで示したのが第9図である。すなわち、加
速終了時のオーバーシュートが零になっていることが理
解されよう。Therefore, time t 2 [(N * 2- N) at the end of acceleration
The value of the filter output T F2 in the above can be obtained by the generated torque immediately before time t 2 , T 2 in FIG.
The value obtained by subtracting T A2 obtained by the formula (5) from the limiter value (150%) of You can reset it to. FIG. 9 shows the data subjected to this treatment by simulation. That is, it can be understood that the overshoot at the end of acceleration is zero.
そして、かかる手法は前述の負荷トルクオブザーバより
ロバストである。つまり、ルーエンバーガー手法を基本
にしたオブザーバは、回転体の慣性やトルク発生係数等
のパラメータを用いて演算するが、使用するパラメータ
定数が設計値を用いる。その設計値と実際値が異なる場
合は多く、演算結果は不正確なものとなってしまう。例
えば、ワインダーでは慣性が1桁以上も変動し、ベクト
ル制御インバータではモータ温度で発生トルクは変化す
る。Then, such a method is more robust than the load torque observer described above. That is, an observer based on the Luenberger method calculates using parameters such as inertia of the rotating body and torque generation coefficient, but the parameter constants used are designed values. In many cases, the design value and the actual value are different, and the calculation result becomes inaccurate. For example, in the winder, the inertia fluctuates by one digit or more, and in the vector control inverter, the generated torque changes depending on the motor temperature.
かかる点において、本発明はそのようなパラメータを用
いるものではなく、変速前後の如く短時間域のパラメー
タが安定していれば正確に求め得るものであり、パラメ
ータ定数の設計値と実際値の差にとらわれないものであ
る。In this respect, the present invention does not use such a parameter, but can be accurately obtained if the parameter in a short time range such as before and after gear shift is stable, and the difference between the design value and the actual value of the parameter constant can be obtained. It is something that is not bound to.
なお、第12図の加速時について説明したが減速時でも同
様に説明できることは言うまでもない。また、加減速中
の発生トルクはリミッタにかかっているが、これもリミ
ッタ以下の場合も同様説明できることは勿論である。It should be noted that although the explanation is given for the case of acceleration in FIG. 12, it is needless to say that the same can be said for the case of deceleration. Further, the generated torque during acceleration / deceleration is applied to the limiter, but it is needless to say that this can be similarly explained in the case of the limiter or less.
さらには、等価外乱補償部の高速積分動作のオーバーシ
ュート抑制について説明したが、この手法は通常の従来
からあるPI速度制御系の積分動作によるオーバーシュー
ト抑制に適用しても、全く同一の機能を発揮できる。Furthermore, although we have described the overshoot suppression of the high-speed integration operation of the equivalent disturbance compensator, even if this method is applied to the overshoot suppression by the integration operation of the conventional PI speed control system, the exact same function is obtained. Can be demonstrated.
さらにまた、請求項第3項を説明する。Furthermore, claim 3 will be described.
ここで、請求項第2項が速度指令変化時の実速度オーバ
ーシュート抑制を狙いとしたものであるが、負荷急変時
の実速度オーバーシュート抑制を狙いとする。これを第
13図を参照して詳述する。Here, the second aspect of the present invention is intended to suppress the actual speed overshoot when the speed command changes, but is intended to suppress the actual speed overshoot when the load suddenly changes. This is the first
It will be described in detail with reference to FIG.
第13図は定速運転中に負荷量をステップ状に増大させた
ときの各部動作を示している。FIG. 13 shows the operation of each part when the load amount is increased stepwise during constant speed operation.
すなわち、負荷量が急増すると実速度は低下し、同時に
等価外乱出力は増大する。この等価外乱出力にはフイル
タが存在することは前述した通りであり、そのままでは
斜線表示の如き速度のオーバーシュートが発生する。こ
の理由は高速といいながらも積分機能を奏するためであ
る。That is, when the load amount increases rapidly, the actual speed decreases and at the same time the equivalent disturbance output increases. As described above, a filter is present in the equivalent disturbance output, and as it is, a velocity overshoot such as a hatched display occurs. The reason for this is that the integration function is achieved even though it is called high speed.
そこで図示の点A、すなわち の点においては、その時点での等価外乱出力は必要とす
る負荷量に合致することに着眼し、その等価外乱フィル
タ後の出力をメモリしておく。さらに、実速度が速度指
令に合致したとき(点B)に、そのメモリした値にまで
リセットすることにより、実速度にオーバーシュートも
アンダーシュートも発生しないものとするものである。So point A in the figure In regard to point (2), it is focused on that the equivalent disturbance output at that time matches the required load amount, and the output after the equivalent disturbance filter is stored in memory. Further, when the actual speed matches the speed command (point B), the actual speed is reset to the stored value so that neither overshoot nor undershoot occurs in the actual speed.
なお、等価外乱のとらえ方はフイルタ定数により影響を
受けるため、点Aから少し遅らせてメモリすればよい。
かかる手法もまた、請求項第2項で説明したと同様に、
一般の積分動作のオーバーシュートに有用なことは明ら
かである。It should be noted that the way of understanding the equivalent disturbance is affected by the filter constant, so it may be stored with a slight delay from the point A.
This method is also similar to that described in claim 2.
It is obvious that it is useful for overshoot of general integration operation.
なおまた、請求項の第2項,第3項のように、指令変化
状況,負荷変化状況を把握する点においては、本発明に
かかる装置は常に指令,実出力,トルク等の状態量およ
びそれらの時間変化を監視しながら制御しているため、
容易に状況の変化が把握可能なことは言うまでもない。
さらには本説明では、本発明の説明を分り易くするする
ためにフィードフォワード補償部には言及していない
が、前述の本出願人の提案、すなわち特願平1−159863
号で明らかな如く、フィードフォワード補償部を付加す
ることにより指令応答追従性向上が計れることは明らか
である。In addition, as described in the second and third aspects of the claims, the device according to the present invention always has a command, an actual output, a state quantity such as torque, and the like in order to grasp the command change situation and the load change situation. Because it controls while monitoring the time change of
It goes without saying that changes in the situation can be easily grasped.
Further, in the present description, the feedforward compensator is not mentioned in order to make the description of the present invention easier to understand, but the above-mentioned applicant's proposal, that is, Japanese Patent Application No. 1-159863.
As is clear from the above issue, it is clear that the command response followability can be improved by adding the feedforward compensator.
第1図は本発明の技術思想の理解を容易にするため第3
図に類して示したもので、γは最終指令出力である。図
中、第3図および第4図と同符号のものは同じ機能を有
する部分を示す。FIG. 1 is a third view to facilitate understanding of the technical idea of the present invention.
Similar to the figure, γ is the final command output. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 3 and 4 indicate parts having the same functions.
また、第2図は第1図に示した主要ブロックに対する主
要ハード構成例を示している。Further, FIG. 2 shows an example of the main hardware configuration for the main blocks shown in FIG.
すなわち、第1図および第2図においては、例えば指令
設定器操作などより設定入力であるRが変化させられて
最終指令出力γを得るものとすると、この最終指令出力
γと状態量の一部である出力Yの偏差eをP制御装置か
らなる安定化装置1′を過してその出力がT*(S)と
なる。そのT*(S)はパワーアクチュエータを通すこ
とにより、ゲインのトルク発生係数KTをかけて、制御対
象2に加えられる。一方、等価外乱補償において、T*
(S)′とYを入力として演算結果を同じく安定化補償
後の出力であるT*(S)′に加算されるものである。That is, in FIG. 1 and FIG. 2, assuming that the final input output γ is obtained by changing the setting input R by, for example, operating the instruction setter, etc., this final instruction output γ and a part of the state quantity Then, the deviation e of the output Y becomes T * (S) after passing through the stabilizing device 1'comprising the P control device. The T * (S) is added to the controlled object 2 by passing it through a power actuator and multiplying it by the torque generation coefficient K T of the gain. On the other hand, in equivalent disturbance compensation, T *
(S) 'and Y are input and the calculation result is added to T * (S)' which is the output after the stabilization compensation.
かようにして、かかる実用例は前述した如き解決手段と
同様の機能を有してなり、格別な作用効果を得るもので
ある。In this way, such a practical example has the same function as that of the above-mentioned solving means, and obtains a special action and effect.
以上説明したように本発明によれば、つぎの如き有用か
つ高機能を発揮し得る簡便な構成の装置を提供できる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a device having a simple structure capable of exhibiting the following useful and high functions.
(1) 主制御ループにI要素が必要なく、P要素のみ
で構成してなり、過渡応答の安定性向上,リミッタにか
かりながらの加減速から定速運転に入るまでの過渡的な
オーバーシュート(ワインドアップ)低減,ハードソフ
トの簡素化等が得られる。(1) The main control loop does not need the I element, and is composed of only the P element. The stability of the transient response is improved, and the transient overshoot from the acceleration / deceleration while applying the limiter to the constant speed operation ( Windup) reduction, hardware and software simplification, etc. can be obtained.
(2) ワインドアップ防止のためのモデルファレンス
機能(PI系が飽和しないで加減速するための速度指令装
置)も不要である。(2) The model reference function for preventing windup (speed command device for accelerating and decelerating without saturating the PI system) is also unnecessary.
(3) 第4図の等価外乱補償部に含まれる高速積分に
基づくごく僅かばかしのオーバーシュートが解消され、
加減速,負荷変動ともにオーバーシュートを除去でき
る。(3) The overshoot of a very slight fool based on the fast integration included in the equivalent disturbance compensator of FIG. 4 is eliminated,
Overshoot can be eliminated for both acceleration / deceleration and load fluctuation.
第1図および第2図は本発明の技術思想の理解を容易に
するため示した主要構成ブロック図およびその主要ハー
ド構成図、第3図は安定化フィードバック制御装置の従
来例を示したブロック図、第4図および第5図は本発明
にかかる等価外乱補償部の説明のため示したブロック図
およびその補償後の制御対象部分を示したブロック図で
ある。また、第6図は本発明にかかる高速積分機能を説
明するため示した系統図、第7図および第10図は主制御
系をPIとした場合の応答波形のシミュレーションおよび
実データを示す図、第8図および第11図は主制御系をP
とした場合の応答波形のシミュレーションおよび実デー
タを示す図、第9図は等価外乱補償にリセット機能を付
加した場合のシミュレーションを示す図、第12図は等価
外乱補償部の指令変化後のリセット値を決める説明のた
め示した波形図、第13図は等価外乱補償部の負荷変化後
のリセットを説明するため示した波形図である。 1,1′……安定化装置、2……制御対象、3……等価外
乱補償部。1 and 2 are main configuration block diagrams and main hardware configuration diagrams shown to facilitate understanding of the technical idea of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram showing a conventional example of a stabilized feedback control device. 4 and 5 are a block diagram shown for explaining the equivalent disturbance compensating unit according to the present invention and a block diagram showing a controlled object part after the compensation. Further, FIG. 6 is a system diagram shown for explaining the high-speed integration function according to the present invention, and FIGS. 7 and 10 are diagrams showing simulation and actual data of response waveforms when the main control system is PI. 8 and 11 show the main control system with P
Fig. 9 shows the simulation and actual data of the response waveform in the case of, and Fig. 9 shows the simulation when the reset function is added to the equivalent disturbance compensation. Fig. 12 shows the reset value after the command change of the equivalent disturbance compensator. FIG. 13 is a waveform diagram shown for the purpose of determining the above, and FIG. 13 is a waveform diagram shown for explaining resetting of the equivalent disturbance compensating unit after a load change. 1,1 '... Stabilizer, 2 ... Control object, 3 ... Equivalent disturbance compensator.
Claims (5)
その偏差を安定化装置を通して制御対象に印加入力する
ことにより定速度運転を行う速度制御装置において、前
記制御対象への印加入力量と実速度に制御対象の数式モ
デルの逆の函数を乗じた量との偏差を用いて等価外乱を
推定するとともに、該推定量をローパスフイルタを通し
て制御対象の入力量に帰還させ、かつ比例要素のみで構
成される安定化装置を設けてなることを特徴とする速度
制御装置。1. An actual speed is negatively fed back to a speed command, and
In a speed control device that performs constant speed operation by applying the deviation to the control target through a stabilizing device, an amount obtained by multiplying the applied input amount to the control target and the actual speed by the inverse function of the mathematical model of the control target. A velocity characterized by estimating an equivalent disturbance by using a deviation between the and, and feeding back the estimated amount to an input amount of a controlled object through a low-pass filter, and providing a stabilizing device composed only of a proportional element. Control device.
り再定速指令に変化したとき、該速度指令と実速度の偏
差が零近辺になった時点でフイルタ出力を所定の値にリ
セットさせ、かつ該所定の値(TF2)を、次式により、 ただし、速度指令が定速指令から変速指令に変化した前
後の発生トルクを夫々TB,T1とし、実速度が変速し始め
たときの加減速度を1とし、再定速度指令になりその
指令値と実速度の偏差がほぼ零近辺になる直前の発生ト
ルクをT2とし、かつそのときの加減速度を2とする。 得るようにした請求項1記載の速度制御装置。2. When the speed command changes from a constant speed command to a speed change command and changes to a constant speed command again, the filter output is reset to a predetermined value when the deviation between the speed command and the actual speed is near zero. And the predetermined value (T F2 ) is However, the torque generated before and after the speed command changed from the constant speed command to the speed change command is T B and T 1, respectively, and the acceleration / deceleration when the actual speed starts shifting is set to 1 , and the constant speed command becomes a re-constant speed command. The generated torque immediately before the deviation between the value and the actual speed becomes approximately zero is T 2 , and the acceleration / deceleration at that time is 2 . The speed control device according to claim 1, wherein the speed control device is obtained.
象の実速度が負荷外乱等の影響により変化した場合、該
実速度の時間当たりの変化量が零になった近傍のフイル
タ出力を記憶しておき、かつその後の速度制御装置の速
度修正機能により前記速度指令と実速度の偏差が零近辺
になった時点でフイルタ出力を記憶した値に戻すように
した請求項1記載の速度制御装置。3. When the actual speed of the controlled object operated by the speed control device changes due to the influence of load disturbance or the like, the filter output in the vicinity where the amount of change in the actual speed per time becomes zero is stored. 2. The speed control device according to claim 1, wherein the filter output is returned to the stored value when the deviation between the speed command and the actual speed becomes near zero by a speed correction function of the speed control device thereafter.
対象の数式モデルとして、定常項を零とするようにした
請求項1記載の速度制御装置。4. The speed control device according to claim 1, wherein a stationary term is set to zero as a mathematical model of the controlled object in estimating the equivalent disturbance.
の逆の函数を通して、前記安定化装置の出力に印加する
フィードフォワード補償部を有するようにした請求項1
記載の速度制御装置。5. A feedforward compensator for applying the speed command to the output of the stabilizer through an inverse function of a mathematical model of the controlled object.
The speed control device described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021363A JPH0773433B2 (en) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | Speed control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021363A JPH0773433B2 (en) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | Speed control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03226286A JPH03226286A (en) | 1991-10-07 |
| JPH0773433B2 true JPH0773433B2 (en) | 1995-08-02 |
Family
ID=12053010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021363A Expired - Fee Related JPH0773433B2 (en) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | Speed control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773433B2 (en) |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2021363A patent/JPH0773433B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03226286A (en) | 1991-10-07 |
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