專利名稱：電動機控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動機控制裝置，特別是涉及作為在例如鋼板或紙、薄膜等輸送材料的輸送中所使用的輸送輥的驅(qū)動用等各種工業(yè)設(shè)備的驅(qū)動裝置而使用的電動機控制
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的電動機控制裝置中，為了輸送例如鋼板或紙、薄膜等輸送材料，利用電動機驅(qū)動連續(xù)地配置的多個的輸送輥。當(dāng)前的電動機控制裝置具有速度控制單元。速度控 制裝置將指令速度與電動機速度的偏差作為輸入，通過比例積分運算，以使指令速度與電動機速度一致的方式，運算出補償扭矩，并輸出針對電動機的指令扭矩。在當(dāng)前的電動機控制裝置中，為了對輸送材料施加張力，使用以使相對于某一個基準(zhǔn)速度具有速度差(拉拽draw)的方式生成指令速度的拉拽控制。另外，在當(dāng)前的電動機控制裝置中，將通過簡單調(diào)整使輸送材料的張力與期望的張力值一致作為目的，具有張力運算單元。張力運算單元基于電動機進(jìn)行加減速所需的加減速扭矩、機械損耗扭矩、和檢測出的電動機電流，運算輸送材料的張力。具有拉拽設(shè)定，其用于以使運算出的張力運算值成為期望的張力的方式設(shè)定速度差。以使張力運算值與期望的張力一致的方式設(shè)定速度差后，將此時的張力運算值作為張力基準(zhǔn)值進(jìn)行保存。另外，在當(dāng)前的電動機控制裝置中，通過將基于該張力基準(zhǔn)值和張力運算值校正指令速度的張力控制單元設(shè)為有效，以使輸送材料的張力恒定的方式進(jìn)行控制(例如參照專利文獻(xiàn)I)。另外，在其他當(dāng)前的電動機控制裝置中具有速度控制單元，該速度控制單元運算補償扭矩，并將該補償扭矩與用于驅(qū)動電動機的扭矩指令相加。速度控制單元將指令速度與電動機速度的偏差作為輸入，通過比例控制或比例積分控制的運算，以使指令速度與電動機速度一致的方式，運算補償扭矩。另外，使用下垂控制，以使得不會由于速度控制單元的作用而在穩(wěn)態(tài)下產(chǎn)生過大扭矩。所謂下垂控制是指具有如果電動機扭矩增大，則電動機速度降低這樣的下垂特性的控制。在下垂控制中，從指令速度減去與所述補償扭矩成正比的速度下垂量。通過該下垂控制可以實現(xiàn)下述功能，即，即使在通過其他輸送輥一邊約束輸送材料一邊進(jìn)行輸送的輸送速度與指令速度之間存在微小誤差，也不會由于速度控制單元的作用而在穩(wěn)態(tài)下產(chǎn)生過大的扭矩(例如參照專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)I :日本特開平7 - 81818號公報專利文獻(xiàn)2 :日本特開平4 — 121086號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文獻(xiàn)I中記載的當(dāng)前的電動機控制裝置中，存在以下的問題點。向輸送材料施加的張力根據(jù)輸送材料的伸縮特性、厚度或?qū)挾鹊刃螤?、以及輸送輥直徑而變化。因此，即使期望的張力值相同，但對?yīng)于輸送材料或輥直徑，所需的速度差不同。因此，在專利文獻(xiàn)I中記載的電動機控制裝置中，每次變更輸送材料或輸送輥時，需要更改速度差的設(shè)定。另外，一邊確認(rèn)張力運算值一邊設(shè)定速度差，將速度差設(shè)定結(jié)束時的張力運算值作為張力基準(zhǔn)值。隨后，將該張力基準(zhǔn)值作為基準(zhǔn)，以張力恒定的方式進(jìn)行控制。因此，每次變更向輸送材料施加的張力值時，需要更改速度差的設(shè)定。因此，很難對應(yīng)連續(xù)地變更向輸送材料施加的張力的運轉(zhuǎn)。另外，在專利文獻(xiàn)I中記載的電動機控制裝置中，進(jìn)行速度差的設(shè)定后，切換開關(guān)而保存張力基準(zhǔn)值，使基于張力基準(zhǔn)值和張力運算值進(jìn)行控制的張力控制單元動作。通過張力控制單元，對設(shè)定有速度 差時的搬送材料的張力，利用設(shè)定中的速度差進(jìn)行控制。因此，存在下述問題點，即，如果存在輥直徑誤差、機械損耗扭矩、或加減速扭矩的模型化誤差等微小的設(shè)定誤差，則在以使輸送材料的張力成為期望的值的方式設(shè)定速度差為止的期間內(nèi)，在輸送材料的張力中產(chǎn)生過大的誤差，無法進(jìn)行穩(wěn)定的輸送。另外，在專利文獻(xiàn)2中記載的電動機控制裝置中，由于電動機控制裝置內(nèi)部的速度控制單元只具有上述的下垂特性，因此存在下述問題點，即，例如不容易將電動機扭矩準(zhǔn)確地確保為與期望的張力相匹配的值。在用于使用電動機對輸送材料進(jìn)行輸送的輸送棍直徑中存在微小誤差的情況下，大多會使由多個輸送棍一邊約束一邊輸送的輸送材料的輸送速度與電動機速度的關(guān)系，產(chǎn)生相對于理論值的穩(wěn)態(tài)誤差。在此情況下，速度控制單元以使電動機速度與賦予輸送速度的理論值的速度指令一致的方式動作。由此，即使進(jìn)行上述下垂控制，速度控制單元也會在穩(wěn)態(tài)下產(chǎn)生較大的扭矩。其結(jié)果存在下述問題點，即，與通過從外部輸入的扭矩指令賦予的輸送材料張力值相比產(chǎn)生較大的誤差。另外，存在下述問題點，8卩，由于以使得電動機控制裝置內(nèi)部的速度控制器具有上述下垂特性的方式構(gòu)成速度控制單元，所以特別是在進(jìn)行加減速的情況下，由于相對于驅(qū)動其他輸送輥的電動機的同步性降低，因此輸送材料的張力大幅變動。本發(fā)明就是為了解決上述問題點而提出的，其目的在于獲得一種電動機控制裝置，其即使在輸送材料或輸送輥，或應(yīng)向輸送材料施加的期望的張力值變更的情況下，也可以通過簡單的調(diào)整一邊進(jìn)行穩(wěn)定的輸送一邊設(shè)定速度差，將與從外部的設(shè)定一樣的張力施加至輸送材料，并且，對應(yīng)于指令速度準(zhǔn)確且穩(wěn)定地控制電動機及輸送材料的輸送速度。本發(fā)明是一種電動機控制裝置，其具有指令速度運算單元，其根據(jù)從外部輸入的基準(zhǔn)速度和比率增益運算指令速度；控制偏差運算單元，其根據(jù)速度偏差和速度偏差校正值輸出控制偏差，該速度偏差是所述指令速度與電動機速度的差，該電動機速度是驅(qū)動負(fù)載設(shè)備的電動機的速度；速度控制單元，其基于所述控制偏差，以所述控制偏差減小的方式通過至少包含積分運算的控制運算，輸出補償扭矩；速度偏差校正單元，其至少基于所述補償扭矩運算所述速度偏差校正值，并輸入至所述控制偏差運算單元；指令扭矩運算單元，其至少基于所述補償扭矩，輸出指令扭矩，該指令扭矩是驅(qū)動所述負(fù)載設(shè)備的所述電動機的扭矩的目標(biāo)值；以及比率運算單元，其基于所述速度偏差運算所述比率增益，并輸入至所述指令速度運算單元。發(fā)明的效果本發(fā)明是一種電動機控制裝置，其具有指令速度運算單元，其根據(jù)從外部輸入的基準(zhǔn)速度和比率增益運算指令速度；控制偏差運算單元，其根據(jù)速度偏差和速度偏差校正值輸出控制偏差，該速度偏差是所述指令速度與電動機速度的差，該電動機速度是驅(qū)動負(fù)載設(shè)備的電動機的速度；速度控制單元，其基于所述控制偏差，以所述控制偏差減小的方式通過至少包含積分運算的控制運算，輸出補償扭矩；速度偏差校正單元，其至少基于所述補償扭矩運算所述速度偏差校正值，并輸入至所述控制偏差運算單元；指令扭矩運算單元，其至少基于所述補償扭矩，輸出指令扭矩，該指令扭矩是驅(qū)動所述負(fù)載設(shè)備的所述電動機的扭矩的目標(biāo)值；以及比率運算單元，其基于所述速度偏差運算所述比率增益，并輸入至所述指令速度運算單元，因此，即使在輸送材料或輸送輥，或應(yīng)向輸送材料施加的期望的張力值變更的情況下，也可以通過簡單的調(diào)整一邊進(jìn)行穩(wěn)定的輸送一邊設(shè)定速度差，一邊向輸送材料施加與從外部的設(shè)定一樣的張力，一邊對應(yīng)于指令速度準(zhǔn)確且穩(wěn)定地控制電動機及輸送材料的輸送速度。


圖I是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的電動機控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的電動機控制裝置的使用例即輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖3是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的電動機控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的電動機控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式4所涉及的電動機控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施例方式圖I是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的電動機控制裝置的框圖。在圖I中，I是電動機、2是負(fù)載設(shè)備、3是速度檢測單元、100是電動機控制裝置、101是指令速度運算單兀、102是比率運算單兀、103是控制偏差運算單兀、104是速度控制單兀、105是速度偏差校正單元、106是加減速扭矩運算單元、107是指令扭矩運算單元、108是標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元。此外，如圖I所示，電動機控制裝置100在內(nèi)部具有結(jié)構(gòu)要素101至108。另外，電動機控制裝置100與配置在其外部的電動機I連接。首先，針對電動機控制裝置100的整體動作進(jìn)行說明。此外，在本發(fā)明的實施方式I中示出了將速度控制作為基礎(chǔ)而進(jìn)行動作的方式，但并不特別限定于速度控制，在進(jìn)行位置控制的情況下也同樣可以實現(xiàn)。電動機控制裝置100將由速度檢測單元3檢測的電動機I的速度即電動機速度ωπι、從外部輸入的基準(zhǔn)速度cob、前饋扭矩Tff作為輸入。而且，通過下述的動作，將指令扭矩τ r向電動機I輸出。電動機I通過未圖示的扭矩控制單元或功率轉(zhuǎn)換單元的作用，產(chǎn)生與指令扭矩τι· 一致的扭矩，并驅(qū)動電動機I自身和負(fù)載設(shè)備2。在此，作為由電動機I驅(qū)動的負(fù)載設(shè)備2的例子，列舉輸送系統(tǒng)(參照圖2)而進(jìn)行說明，但并非僅限定于此。在電動機控制裝置100內(nèi)部，指令速度運算單元101將從外部輸入的基準(zhǔn)速度《b及由后述的比率運算單元102運算出的比率增益α作為輸入。指令速度運算單元101使用基準(zhǔn)速度《b及比率增益α，生成用于控制電動機I的電動機速度com的指令速度ωΓ。具體來說，指令速度運算單元101使用該比率增益α，以指令速度相對于基準(zhǔn)速度cob具有速度差的方式，例如進(jìn)行如下面的公式(I)所示的運算而生成指令速度ωι·。此外，如上所述，通過使指令速度具有相對于基準(zhǔn)速度cob的速度差，可以向由負(fù)載設(shè)備2輸送的輸送材料施加張力。cor= (l+α ) cob(I)標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元108將指令速度《1*作為輸入，例如通過一次延遲運算等，以標(biāo)準(zhǔn)速度追隨指令速度ωι·的方式運算標(biāo)準(zhǔn)速度coa?？刂破钸\算單元103將標(biāo)準(zhǔn)速度與電動機速度com的差即速度偏差coe、和后述速度偏差校正單元105所輸出的速度偏差校正值《ec作為輸入，通過下面公式(2)所示的運算，輸出控制偏差e。e= coe-Coec(2)速度控制單元104將控制偏差e作為輸入，例如如下面公式(3)所示，通過使用速度比例增益Kvp和速度積分增益Kvi進(jìn)行比例積分運算，從而進(jìn)行像控制偏差e減小這樣的運算，并將其結(jié)果作為補償扭矩Tm輸出。此外，在下面公式(3)中，s是拉普拉斯運算符。Tm= (Kvp · s+Kvi) /s · e(3)速度偏差校正單元105將補償扭矩τ m作為輸入，基于該補償扭矩τ m，通過進(jìn)行規(guī)定的控制運算而輸出速度偏差校正值《ec。作為該規(guī)定的控制運算的一個例子，在補償扭矩Tm上乘以預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的增益，并將其相乘的結(jié)果作為速度偏差校正值Coec即可。
另一方面，加減速扭矩運算單元106將指令速度運算單元101輸出的標(biāo)準(zhǔn)速度ωa作為輸入，對應(yīng)于該標(biāo)準(zhǔn)速度的變化，運算出為了對電動機I及與電動機I結(jié)合的負(fù)載設(shè)備2進(jìn)行加減速所需的扭矩，并作為加減速扭矩τ a輸出。該加減速扭矩τ a的運算例如通過計算出標(biāo)準(zhǔn)速度的微分信號即標(biāo)準(zhǔn)加速度coa'，在計算出的標(biāo)準(zhǔn)加速度ωΥ上乘以電動機I及負(fù)載設(shè)備2的慣性矩的方法進(jìn)行運算。指令扭矩運算單元107將從外部輸入的前饋扭矩τ ff、速度控制單元104輸出的補償扭矩Tm、和加減速扭矩運算單元106輸出的加減速扭矩Ta作為輸入，并將前饋扭矩τ ff、補償扭矩Tm及加減速扭矩τ a相加得到的結(jié)果作為指令扭矩τΓ輸出。另外，比率運算單元102將指令速度ωΓ與電動機速度com的差即速度偏差作為輸入，通過進(jìn)行像速度偏差減小這樣的控制運算，運算并輸出比率增益α。由此，指令速度運算單元101基于由比率運算單元102運算出的比率增益α，通過公式(I)所示的運算變更基準(zhǔn)速度《b，并輸出指令速度ωΓ。圖2示出利用了本發(fā)明的電動機控制裝置的輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。在圖2中，10是鋼板、紙或薄膜等輸送材料、11是第I輥、12是第2輥、21是第I電動機、22是第2電動機。此外，在下面的記述中，為了易于說明，將標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元108的從輸入至輸出的傳遞特性設(shè)為1，作為oa=cor、coa' =ωΓ; ( ωτ':指令加速度)進(jìn)行說明。圖2所示的輸送系統(tǒng)通過分別利用第I電動機21及第2電動機22將第I輥11及第2棍12在相同方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，從而對輸送材料10進(jìn)行輸送。在上述的輸送系統(tǒng)中，希望一邊保持對輸送材料10施加期望的張力的狀態(tài)，一邊以期望的輸送速度進(jìn)行加減速而對輸送材料10進(jìn)行輸送。本發(fā)明的實施方式I所說明的電動機控制裝置例如用于驅(qū)動如圖2所示的第I電動機21，此時，第2電動機22也可以使用通常所使用的速度控制或位置控制。
接下來，針對電動機控制裝置100的詳細(xì)動作及由此取得的效果進(jìn)行說明。如上所述，前饋扭矩Tff從外部輸入至電動機控制裝置100。前饋扭矩Tff作為向輸送材料10施加張力所需的扭矩，在外部預(yù)先計算得到。另外，為了更加準(zhǔn)確，也可以將對電動機I及負(fù)載設(shè)備2中的摩擦等機械損耗進(jìn)行計算而得到的值或預(yù)先測量的值作為前饋扭矩τ ff。首先考慮以下情況，S卩，省略速度控制單元104，將速度控制單元104輸出的補償扭矩Tm設(shè)為O。在該情況下，指令扭矩τι·是通過由指令扭矩加法單元107將前饋扭矩Tff與加減速扭矩Ta相加而獲得的。隨后，基于該指令扭矩11*使電動機I動作。如果前饋扭矩Tff與加減速扭矩Ta的運算準(zhǔn)確且沒有摩擦變動等干擾因素，則可以一邊向輸送材料施加期望的張力一邊對電動機I及負(fù)載設(shè)備2進(jìn)行加減速，并可以按照所期望的方式控制輸送材料的速度和張力。
然而，實際上如果利用根據(jù)前饋扭矩τ ff與加減速扭矩τ a而生成的指令扭矩τι·驅(qū)動電動機1，則電動機速度com會變動。作為該原因，有下述的各種干擾的影響，即，由電動機I產(chǎn)生的脈動、負(fù)載設(shè)備2的機械性偏芯等引起的速度的脈動、將摩擦等機械損耗的變動或加減速扭矩Ta的運算中的暫態(tài)分量考慮在內(nèi)的誤差等。因此，存在利用根據(jù)前饋扭矩Tff與加減速扭矩Ta生成的指令扭矩τι·，無法穩(wěn)定地進(jìn)行輸送材料的輸送的問題。因此，針對在本發(fā)明的電動機控制裝置100中設(shè)置的速度控制單元104的性質(zhì)和效果進(jìn)行說明。速度控制單元104具有對由上述所說明的干擾的影響產(chǎn)生的電動機速度ωπι的變動進(jìn)行抑制的效果。另外，考慮圖2所示的輸送系統(tǒng)中的第I電動機21及第2電動機22都利用速度控制進(jìn)行驅(qū)動的情況，即省略了速度偏差校正單元105的情況。在該情況下，通過以下述方式生成向第I電動機21賦予的指令速度，從而向輸送材料施加張力，S卩，在某一個基準(zhǔn)速度、例如向控制輸送速度的電動機(在圖2所示的輸送系統(tǒng)中為第I電動機21)賦予的指令速度，和向驅(qū)動相鄰的輸送輥的電動機(在圖2所示的輸送系統(tǒng)中為第2電動機22)賦予的指令速度之間，產(chǎn)生少量的速度差。如上所述，在第I電動機21及第2電動機22都利用省略了速度偏差校正單元105的速度控制進(jìn)行驅(qū)動的情況下，向輸送材料施加的張力僅由第I電動機21及第2電動機22的速度差決定，因此，即使以使得輸送材料的張力成為期望的值的方式從外部輸入前饋扭矩τ ，也無法進(jìn)行使張力成為期望值的控制。然而，速度差與向輸送材料施加的張力之間的物理關(guān)系不明確。因此，為了進(jìn)行使得向輸送材料施加的張力成為期望的值的控制，需要反復(fù)試驗而調(diào)整速度差。然而，在圖2所示的輸送系統(tǒng)中，由于少量的速度差的設(shè)定誤差，也易于引起不穩(wěn)定化。因此，以使向輸送材料施加的張力成為期望的值的方式調(diào)整速度差的操作變得非常微妙且困難。另外，圖2所示的輸送系統(tǒng)中的輸送輥直徑相對于設(shè)計值具有微小的誤差。另外，如果輸送輥的前后的輸送材料的張力不同，則因輸送材料的伸縮引起輸送材料的輸送速度在輸送棍的前后發(fā)生變化。基于上述原因，即使將電動機21及電動機22的電動機速度按指令速度進(jìn)行控制，輸送材料的輸送速度相對于期望的值也具有誤差。在此情況下，如果以使電動機速度與指令速度一致的方式進(jìn)行速度控制，則由多個輸送輥一邊約束一邊進(jìn)行輸送的輸送材料的輸送速度、和向電動機輸入的指令速度之間產(chǎn)生誤差。由此，導(dǎo)致向輸送材料施加的張力產(chǎn)生過大的誤差。在向電動機賦予的指令速度大于輸送材料的輸送速度的情況下，向輸送材料施加的張力減小，并且輸送材料變得松弛。相反地，在向電動機賦予的指令速度小于輸送材料的輸送速度的情況下，向輸送材料施加過大的張力，或產(chǎn)生與該過大的張力相對應(yīng)的過大的電動機扭矩。在上述專利文獻(xiàn)I中記載的現(xiàn)有的電動機控制裝置中，為了使得速度差的設(shè)定變得容易這一目的，設(shè)置有張力運算單元。張力運算單元根據(jù)通過輸送輥的慣性矩和指令速度運算出的加減速扭矩、機械扭矩、和檢測出的電動機電流值，運算向輸送材料施加的張力。隨后，通過一邊確認(rèn)張力運算單元運算出的張力運算值一邊以使向輸送材料施加的張力最適合的方式設(shè)定速度差。如上所述，通過一邊確認(rèn)張力運算值一邊設(shè)定速度差，可以向輸送材料施加期望的張力。如上所述，在專利文獻(xiàn)I中記載的現(xiàn)有的電動機控制裝置中，一邊確認(rèn)張力運算值一邊設(shè)定速度差。因此，每次變更向輸送材料施加的張力的設(shè)定值時，需要重新設(shè)定對應(yīng)于張力設(shè)定值的速度差。因此，不能將專利文獻(xiàn)I中記載的現(xiàn)有的電動機控制裝置，使用于在運轉(zhuǎn)中階段性或連續(xù)地變更張力設(shè)定值的輸送系統(tǒng)中。另外，如果變更輸送的輸送材料的尺寸或材質(zhì)以及輸送輥之間的距離等，則即使是相同的張力設(shè)定值，所需的速度差也不 同。另外，如上所述，輸送輥直徑相對于設(shè)計值具有微小的誤差，該微小誤差在每個輸送輥中都不同。因此，在更換輸送材料或輸送輥的情況下，也需要每次重新設(shè)定對應(yīng)于張力設(shè)定值的速度差。雖然可以想到，將輸送材料的尺寸或材質(zhì)等考慮在內(nèi)事先計算出張力設(shè)定值所需的速度差，并將其在電動機控制裝置中設(shè)定為表函數(shù)，但將全部的輸送材料的尺寸或材質(zhì)、輸送輥直徑的微小誤差、輸送輥的配置等全部條件考慮在內(nèi)的做法是不現(xiàn)實的。并且，在專利文獻(xiàn)I中記載的現(xiàn)有的電動機控制裝置中，一邊確認(rèn)通過張力運算單元運算出的張力運算值一邊以向輸送材料施加的張力成為期望的值的方式設(shè)定速度差。如上所述，由于用于控制向輸送材料施加的張力的速度差設(shè)定中需要微妙的設(shè)定，因此，容易成為反復(fù)試驗地進(jìn)行調(diào)整，由少量的設(shè)定誤差引起輸送系統(tǒng)不穩(wěn)定化。因此，在專利文獻(xiàn)I中記載的現(xiàn)有的電動機控制裝置中存在下述問題，即，在設(shè)定的速度差從初始設(shè)定開始成為某種程度上適當(dāng)?shù)乃俣炔顬橹沟脑O(shè)定期間內(nèi)，輸送系統(tǒng)不穩(wěn)定化。接下來，針對在本發(fā)明的電動機控制裝置100中設(shè)置的速度偏差校正單元105的性質(zhì)和效果進(jìn)行說明。本發(fā)明的電動機控制裝置100中設(shè)置有速度偏差單元105。速度偏差單元105將進(jìn)行比例積分控制等運算的速度控制單元104的輸出即補償扭矩τ m與規(guī)定的增益相乘而得到的結(jié)果，作為速度偏差校正值oec輸出。隨后，速度偏差單元105通過控制偏差運算單兀103進(jìn)行從速度偏差oe減去被輸出的速度偏差校正值oec的控制。由此，即使在穩(wěn)態(tài)下存在微小的速度誤差，也可以防止發(fā)生過大的張力誤差或過大的電動機扭矩。在圖I中，針對從速度偏差ωθ減去速度偏差校正值coec的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了記載，但像取代偏差速度偏差ωθ，從指令速度ωΓ減去速度校正值Coec這樣的結(jié)構(gòu)也可以實現(xiàn)相同的效果。即，等價于將從指令速度ωΓ減去速度偏差校正值Coec而得到的信號與電動機速度的偏差輸入至速度控制單元104的結(jié)構(gòu)。通過進(jìn)行上述控制,如果補償扭矩τηι變大，則以減少指令速度《1*的方式進(jìn)行修正，由此，具有防止補償扭矩Tm變得過大的效果O考慮將通過速度控制單元104進(jìn)行的運算設(shè)為公式(3)所示的比例積分運算，速度偏差校正單元105進(jìn)行使用了比例增益K的比例運算的情況。此時，從速度偏差coe至補償扭矩Tm的傳遞函數(shù)通過下面公式(4)表示。τ m/ ω e= (Kvp · s+Kvi) / { (1+K · Kvp) s+K · Kvi )(4)在公式(4)中假設(shè)K=0，則公式(4)與公式(3)相同，等價于省略了速度偏差校正單元105的情況。此時，使S=O后，公式(4)的穩(wěn)態(tài)增益變得無限大。如果速度偏差在穩(wěn)態(tài)下具有微小的值，則以產(chǎn)生無限大的補償扭矩Tm的方式進(jìn)行運算，使速度偏差coe向零漸進(jìn)。另一方面，使用速度偏差校正單元105的情況下的公式(4)的穩(wěn)態(tài)增益成為1/K，即使存在穩(wěn)態(tài)的速度偏差《e，由于速度控制單元104輸出的補償扭矩Tm是有限大，因此，防止了電動機扭矩變得過大。然而，在存在穩(wěn)態(tài)的速度偏差ω e的情況下，速度控制單元104輸出穩(wěn)態(tài)的補償扭矩τπι，因此，向電動機賦予的指令扭矩成為將前饋扭矩Tff、加減速扭矩Ta及補償扭矩Tm相加而得到的結(jié)果，從而難于準(zhǔn)確地維持由前饋扭矩τ 所設(shè)定的張力。 與其相對，在本發(fā)明的實施方式I所示的電動機控制裝置中，具有比率運算單元102。如下面公式(5)所示，比率運算單元102基于速度偏差coe，以速度偏差ω e漸近于零的方式，通過至少包含積分運算在內(nèi)的運算，對比率增益α進(jìn)行運算。隨后，使用該比率增益α，變更從外部輸入的基準(zhǔn)速度《b，并以指令速度0 1*相對于基準(zhǔn)速度cob具有適當(dāng)?shù)乃俣炔畹姆绞缴芍噶钏俣取秗。a =Kr · ω e/s(5)在此，Kr是進(jìn)行比率運算時的積分增益。在本實施方式I中，如上述所述地構(gòu)成，即使因輸送輥直徑的微小誤差或輸送材料的伸縮引起輸送速度在輸送輥的前后變化，存在由此產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)的速度偏差《e，也可以基于該速度偏差《e，通過比率運算單元102調(diào)整比率增益α的值。隨后，指令速度運算單元101以使速度偏差向零漸近的方式，使用比率增益α修正基準(zhǔn)速度cob，并生成指令速度ωΓ。由此，可以使速度偏差coe變得很小(幾乎為零)。因此，速度控制單元104輸出的補償扭矩Tm不會具有穩(wěn)態(tài)的輸出，可將由前饋扭矩Tff設(shè)定的期望的張力向輸送材料施加，并可以進(jìn)行高精度的張力控制。另外，在本實施方式I中，不是直接基于張力或張力運算值而調(diào)整比率增益α，而是基于速度偏差以使速度偏差coe向零漸近的方式運算比率增益α。由此，即使在更換輸送材料或輸送輥的情況下，也可以自動運算適當(dāng)?shù)谋嚷试鲆姒痢Ｒ虼?，可以始終將由前饋扭矩Tff設(shè)定的張力向輸送材料施加。另外，即使在像由于預(yù)料之外的干擾的影響而引起輸送速度或張力發(fā)生變動這樣的情況下，也可以利用速度偏差校正單元105的效果，防止電動機扭矩或張力產(chǎn)生過大的誤差或輸送系統(tǒng)的不穩(wěn)定化?；跁簯B(tài)發(fā)生的速度偏差ωθ,自動計算比率增益α，以使速度偏差向零漸近的方式生成指令速度ωΓ，因此，可以在穩(wěn)態(tài)下向輸送材料施加期望的張力。另外，在本實施方式I中具有加減速扭矩運算單元106和指令扭矩運算單元107。加減速扭矩運算單元106運算用于驅(qū)動電動機I及負(fù)載設(shè)備2所需的加減速扭矩Ta。指令扭矩運算單元107將加減速扭矩Ta、前饋扭矩τ 和補償扭矩Tm相加而生成指令扭矩τ r。由此，可以一邊準(zhǔn)確地進(jìn)行電動機I的加減速一邊在穩(wěn)態(tài)下使電動機I產(chǎn)生的扭矩與從外部設(shè)定的前饋扭矩Tff 一致，并且使電動機I的速度穩(wěn)定地動作。由此，即使在加減速時，也可以一邊使向使用電動機I及負(fù)載設(shè)備2進(jìn)行輸送的輸送材料施加的張力與從外部設(shè)定的值一致，一邊使電動機I穩(wěn)定地動作。另外，在本實施方式I中，說明了速度偏差校正單元105使用比例增益K進(jìn)行比例運算。但是，并不限定于此，速度偏差校正單元105只要構(gòu)成為，在從速度偏差coe至補償扭矩τπι的傳遞函數(shù)中，使s=0后的穩(wěn)態(tài)常數(shù)為有限大即可。例如，可以構(gòu)成為省略速度偏差校正單元105，在進(jìn)行比例積分運算的速度控制單元104上串聯(lián)添加高通濾波器。或者，也可以構(gòu)成為同樣省略速度偏差校正單元105，取代高通濾波器，執(zhí)行將速度控制單元104的積分運算替換為偽積分運算的控制運算。在上述任何情況下，由于在從速度偏差至補償扭矩Tm的傳遞特性中，s=0時的穩(wěn)態(tài)增益為有限大，因此可以實現(xiàn)與上述的本實施方式I相同的效果。另外,作為本實施方式I中的比運算單元102,針對基于速度偏差ωθ,以速度偏差ωθ向零漸近的方式，通過至少包含積分運算的運算，對比率增益α進(jìn)行運算的情況進(jìn)行了說明。然而，比率運算單元102也可以使用比例增益進(jìn)行比例運算或比例積分運算。此夕卜，在上述任何情況下均可以得到如下效果，即，即使是設(shè)定張力、輸送輥、輸送材料變更的·情況，也可以自動運算比率增益。并且，在比率運算單元102利用基于速度偏差coe的比例運算，對比率增益α進(jìn)行運算的情況下，通過直至速度偏差的大小小于規(guī)定的閾值為止，連續(xù)或階段性地加大上述比例增益，可以實現(xiàn)與上述進(jìn)行積分運算的情況大致相同的效果。另外，在本實施方式I中，指令扭矩運算單元107至少將從外部輸入的前饋扭矩τ 與補償扭矩Tm相加而輸出指令扭矩τΓ，因此，可以將由前饋扭矩Tff設(shè)定的張力向輸送材料施加。另外，在本實施方式I中具有加減速扭矩運算單元106和指令扭矩運算單元107。加減速扭矩運算單元106將指令速度《1*作為輸入，輸出加減速扭矩Ta，該加減速扭矩Ta是以使電動機速度ωπι與指令速度ω?！碌姆绞竭M(jìn)行加減速所需的扭矩。指令扭矩運算單元107將補償扭矩Tm、前饋扭矩τ 和加減速扭矩Ta相加，而輸出指令扭矩τ r。由此，在加減速時，也可以使電動機I穩(wěn)定地動作，實現(xiàn)準(zhǔn)確的加減速。另外，與加減速變化相伴的暫態(tài)變動不會出現(xiàn)在速度偏差中。因此，可以準(zhǔn)確且高速地進(jìn)行比率運算。本實施方式I的電動機控制裝置100是在電動機控制裝置100的內(nèi)部具有加減速扭矩運算單元106的結(jié)構(gòu)，但也可以構(gòu)成為省略加減速扭矩運算單元106，在輸入指令速度時從外部輸入預(yù)先運算出的加減速扭矩。另外，在本實施方式I中，將標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元108的從輸入至輸出的傳遞特性設(shè)為1，作為COa=COr進(jìn)行了說明。例如,通過構(gòu)成為標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元108利用一次延遲運算，以追隨于指令速度的方式運算標(biāo)準(zhǔn)速度coa，可以抑制由指令速度在拐點上的不連續(xù)變化引起的張力變動。另外，通過使分別對圖2的電動機21及電動機22進(jìn)行驅(qū)動控制的電動機控制裝置中的標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元108的一次延遲運算的響應(yīng)相等，可以提高電動機21和電動機22的電動機速度的同步性，可以進(jìn)行準(zhǔn)確的張力控制。實施方式2圖3是表示本發(fā)明的實施方式2的電動機控制裝置的框圖。在圖3中，200是電動機控制裝置(相當(dāng)于圖I的100)、201是指令速度運算單元(相當(dāng)于圖I的101)、202是比率運算單元(相當(dāng)于圖I的102)、203是控制偏差運算單元(相當(dāng)于圖I的103)、204是速度控制單元(相當(dāng)于圖I的104)、205是速度偏差校正單元(相當(dāng)于圖I的105)、206是加減速扭矩運算單元(相當(dāng)于圖I的106)、207是指令扭矩運算單元(相當(dāng)于圖I的107)、208是標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元(相當(dāng)于圖I的108)。此外，標(biāo)號I至3與圖I相同，因此在此省略說明。此夕卜，在下述記述中，與實施方式I同樣地，為了易于說明，將標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元208的從輸入至輸出的傳遞特性設(shè)為1，設(shè)為《a=cor、coa' =ωΓ'進(jìn)行說明。圖3的結(jié)構(gòu)與圖I的結(jié)構(gòu)的不同點在于，圖I所示的實施方式I中的比率運算單元102將速度偏差作為輸入，但在本實施方式中，對于比率運算單元202，取代速度偏差ωθ而將速度偏差校正單元205輸出的速度偏差校正值oec作為輸入。對于其他的結(jié)構(gòu)及動作，基本上與實施方式I相同。因此，在以下的說明中沒有記載的說明，請參照實施方式I。
電動機控制裝置200將由速度檢測單元3檢測出的電動機I的速度即電動機速度ωπι和從外側(cè)輸入的基準(zhǔn)速度《b及前饋扭矩Tff作為輸入，通過下述的動作而輸出指令扭矩τ r。在電動機控制裝置200的內(nèi)部，指令速度運算單元201將從外部輸入的基準(zhǔn)速度 b及由比率運算單元202運算出的比率增益α作為輸入。指令速度運算單元201使用基準(zhǔn)速度Ob及比率增益α生成用于控制電動機I的電動機速度ωπι的指令速度ωΓ。具體來說，指令速度運算單元201使用比率增益α，以使指令速度《1*相對于基準(zhǔn)速度cob具有速度差的方式，例如進(jìn)行如公式(I)所示的運算生成指令速度ωΓ。向控制偏差運算單元203輸入指令速度ωΓ (=標(biāo)準(zhǔn)速度coa)與電動機速度com的差即速度偏差we。并且，向控制偏差運算單兀203還輸入由速度偏差校正單兀205輸出的速度偏差校正值oec。控制偏差運算單元203使用速度偏差ωθ和速度偏差校正值 ec，例如通過進(jìn)行如公式(2)所示的運算，輸出控制偏差e。速度控制單元204將控制偏差e作為輸入，例如如公式(3)所示，通過使用速度比例增益Kvp和速度積分增益Kvi的比例積分運算，進(jìn)行像控制偏差e減小這樣的運算，而將其結(jié)果作為補償扭矩τ m輸出。向速度偏差校正單元205輸入由速度控制單元204輸出的補償扭矩τ m。速度偏差校正單元205通過基于補償扭矩Tm，進(jìn)行規(guī)定的控制運算，從而輸出速度偏差校正值oec。作為該規(guī)定的控制運算的一個例子，將補償扭矩Tm與預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的增益相乘，并將該相乘的結(jié)果作為速度偏差校正值《ec即可。向加減速扭矩運算單元206輸入由指令速度運算單元201輸出的指令速度ωΓ( =標(biāo)準(zhǔn)速度《a)。加減速扭矩運算單元206對應(yīng)于指令速度的變化，運算出為了使電動機I及與電動機I結(jié)合的負(fù)載設(shè)備2進(jìn)行加減速所需的扭矩，并作為加減速扭矩τ a輸出。該加減速扭矩Ta的運算通過例如計算指令速度《1·的微分信號即指令加速度ωι·'，將計算出的指令加速度與電動機I及負(fù)載設(shè)備2的慣性矩相乘的方法進(jìn)行運算。向指令扭矩運算單元207輸入從外部輸入的前饋扭矩τ ff、速度控制單元204輸出的補償扭矩Tm和加減速扭矩運算單元206輸出的加減速扭矩Ta。指令扭矩運算單元207將輸入的這些前饋扭矩Tff、補償扭矩Tm及加減速扭矩Ta進(jìn)行相加并作為指令扭矩τ r輸出。向比率運算單元202輸入由速度偏差校正單元205輸出的速度偏差校正值coec。比率運算單元202通過進(jìn)行像速度偏差校正值Coec減小這樣的控制運算，運算比率增益α。并且，比率運算單元202基于該比率增益α，通過如公式(I)所示的運算變更基準(zhǔn)速度 b,輸出指令速度ωι·。在此，如果設(shè)為速度控制單元204進(jìn)行公式(3 )所示的使用了速度比例增益Kvp及速度積分增益Kvi的比例積分運算,速度偏差校正單元205進(jìn)行使用了速度比例增益Kvp的比例運算，則從速度偏差ω e至速度偏差校正值ω ec的傳遞函數(shù)如下面的公式(6)所示。ω ec/ ω e= (Kvp · s+Kvi) K/ { (1+Kvp) · s+K · Kvi}(6)在公式(6)中，如果設(shè)為s=0,則coec/coe=l,穩(wěn)態(tài)下速度偏差ωθ與速度偏差校正值ω ec 一致。在本實施方式2中，如上所述地構(gòu)成，取代速度偏差ωθ，將速度偏差校正值Coec作為向比率運算單元202的輸入，比率運算單元202基于速度偏差校正值ω ec運算比率增益α，指令速度運算單元201生成指令速度ωΓ，由此，雖然存在暫態(tài)上不同的部分，但可以 實現(xiàn)與上述實施方式I相同的效果。另外，只要是與速度偏差等同的信號即可，也可以構(gòu)成為，取代速度偏差coe或速度偏差校正值《ec，例如將速度控制單元204輸出的補償扭矩Tm作為比率運算單元202的輸入，比率運算單元202基于補償扭矩τ m運算比率增益α。另外，在本實施方式2中，說明了比率運算單元202基于速度偏差校正值coec，通過以速度偏差校正值《ec向零漸近的方式進(jìn)行至少包含積分運算的運算，對比率增益α進(jìn)行運算的情況。然而，比率運算單元202也可以使用比例增益α進(jìn)行比例運算或比例積分運算。此外，在上述任何情況下均可以得到如下效果，即，即使是設(shè)定張力、輸送輥、輸送材料變更的情況，也可以自動運算比率增益α。并且，在比率運算單元202通過基于速度偏差校正值《ec的比例運算，對比率增益α進(jìn)行運算的情況下，通過直至速度偏差校正值ωβο的大小小于規(guī)定的閾值為止,連續(xù)或階段性地加大比例增益α，由此，可以實現(xiàn)與上述進(jìn)行積分運算的情況大致相同的效果。實施方式3圖4是表示本發(fā)明的實施方式3的電動機控制裝置的框圖。在圖4中，300是電動機控制裝置(相當(dāng)于圖I的100)、301是指令速度運算單元(相當(dāng)于圖I的101)、302是比率運算單元(相當(dāng)于圖I的102)、303是控制偏差運算單元(相當(dāng)于圖I的103)、304是速度控制單元(相當(dāng)于圖I的104)、305是速度偏差校正單元(相當(dāng)于圖I的105)、307是指令扭矩運算單元(相當(dāng)于圖I的107)、308是標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元(相當(dāng)于圖I的108)。此外，標(biāo)號I至3與圖I相同，因此在此省略說明。此外，在下述記述中，與實施方式I同樣地，為了易于說明，將標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元108的從輸入至輸出的傳遞特性設(shè)為1，設(shè)為ω = ω&進(jìn)行說明。圖4的結(jié)構(gòu)與圖I的結(jié)構(gòu)的不同點在于，在本實施方式中，省略了在圖I的實施方式I中設(shè)置的加減速扭矩運算單元106，不向指令扭矩運算單元307輸入加減速扭矩τ a,向指令扭矩運算單元307僅輸入來自外部的輸入即前饋扭矩τ ff和速度控制單元304輸出的補償扭矩Tm。其他的結(jié)構(gòu)及動作基本上與實施方式I相同。因此，在以下說明中沒有記載的說明，請參照實施方式I。電動機控制裝置300將由速度檢測單元3檢測出的電動機速度ωπι和從外部輸入的基準(zhǔn)速度Ob及前饋扭矩Tff作為輸入，通過下述的動作，輸出指令扭矩TI·。
在電動機控制裝置300的內(nèi)部，指令速度運算單元301將從外部輸入的基準(zhǔn)速度 b及由比率運算單元302運算的比率增益α作為輸入。指令速度運算單元301使用比率增益α生成用于控制電動機I的電動機速度ωπι的指令速度ωι·。電動機I按照指令速度ωι·，驅(qū)動負(fù)載設(shè)備2。具體來說，指令速度運算單元301以使指令速度相對于基準(zhǔn)速度《b具有速度差的方式，例如進(jìn)行如公式(I)所示的運算，生成指令速度ωΓ。向控制偏差運算單元303中輸入指令速度ωΓ與電動機速度com的差即速度偏差ω e。并且，向控制偏差運算單元303還輸入后述的速度偏差校正單元305輸出的速度偏差校正值oec。控制偏差運算單元303使用速度偏差ωθ和速度偏差校正值oec,例如通過進(jìn)行如公式(2)所示的運算，輸出控制偏差e。速度控制單元304將控制偏差e作為輸入，例如如公式(3)所示，通過使用了速度比例增益Kvp和速度積分增益Kvi的比例積分運算，進(jìn)行像控制偏差e減小這樣的運算，并將其結(jié)果作為補償扭矩τ m輸出。速度偏差校正單元305通過基于速度控制單元304輸出的補償扭矩τ m,進(jìn)行規(guī)定的控制運算而輸出速度偏差校正值《ec。作為該規(guī)定的控制運算的一個例子，將補償扭矩Tm與預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的增益相乘，將該相乘的結(jié)果作為速度偏差校正值Coec即可。指令扭矩運算單元307將從外部輸入的前饋扭矩τ ff和速度控制單元304輸出的補償扭矩Tm作為輸入，將前饋扭矩τ 與補償扭矩Tm相加而得到的值作為指令扭矩τ r輸出。向比率運算單元302輸入指令速度ωΓ (=標(biāo)準(zhǔn)速度coa)與電動機速度com的差即速度偏差《e。比率運算單元302通過進(jìn)行像速度偏差減小這樣的控制運算，運算比率增益α。由此，指令速度運算單元301基于由比率運算單元302運算出的比率增益α，·通過如公式(I)所示的運算，變更基準(zhǔn)速度《b，輸出指令速度ωΓ。如上述所述，有時會由于輸送棍直徑的微小誤差或輸出材料的伸縮引起在輸送棍前后輸送速度變化。另外，有時由于上述原因而產(chǎn)生速度偏差《e。在本實施方式3中，通過如上所述地進(jìn)行構(gòu)成，即使在產(chǎn)生了速度偏差ω e的情況下，通過比率運算單元302求出用于以使速度偏差向零漸近的方式對基準(zhǔn)速度cob進(jìn)行修正的比率增益α，指令速度運算單元301使用比率增益α修正基準(zhǔn)速度cob而生成指令速度ωΓ,因此可以使速度偏差變得很小(幾乎為零)。因此，速度控制單元304輸出的補償扭矩Tm不會具有穩(wěn)態(tài)的輸出，可以將由前饋扭矩Tff設(shè)定的期望的張力向輸送材料施加，從而可以進(jìn)行高精度的張力控制。另外，在本實施方式3中，比率運算單兀302通過基于速度偏差《e,以使速度偏差ωθ向零漸近的方式運算比率增益α，因此，即使在更換了輸送材料或輸送輥的情況下，也可以自動運算出適合的比率增益α，因此可以始終對輸送材料施加由前饋扭矩Tff設(shè)定的張力。另外，即使是由于預(yù)料之外的干擾的影響，輸送速度或張力發(fā)生變動的情況，利用速度偏差校正單元305的效果，也可以防止電動機扭矩或張力產(chǎn)生過大的誤差或輸送系統(tǒng)的不穩(wěn)定化，基于暫態(tài)發(fā)生的速度偏差自動運算比率增益α，生成使速度偏差coe向零漸近這樣的指令速度ωΓ，因此，可以在穩(wěn)態(tài)下向輸送材料施加期望的張力。另外，在本實施方式3中，如實施方式2所述，可以取代速度偏差ωθ，將速度偏差校正值《ec或補償扭矩Tm作為比率運算單元302的輸入。在此情況下，比率運算單元302基于速度偏差校正值coec或補償扭矩Tm運算比率增益α。
此外，在本實施方式3中，沒有如實施方式I所述，將加減速扭矩τ a與指令扭矩τ r相加，因此,加減速時指令扭矩Tr與前饋扭矩τ ff不一致，另外，電動機速度com相對于指令速度ωΓ的追隨性與實施方式I相比，也變差，但由于以通過指令速度ωΓ的增減，使補償扭矩Tm暫態(tài)地增減的方式動作，因此相對于指令速度0^的追隨特性沒有極端劣化。另外，在本實施方式3中，在電動機控制裝置200中，對從外部輸入的前饋扭矩Tff進(jìn)行運算時，如果計算出為了使電動機I及負(fù)載設(shè)備2進(jìn)行加減速所需的加減速扭矩，并與前饋扭矩τ ff進(jìn)一步相加，則可以實現(xiàn)與實施方式I大致相同的效果。另外，在本實施方式3中，說明了比運算單元202基于速度偏差coe，以速度偏差ωθ向零漸近的方式通過至少包含積分運算的運算，對比率增益α進(jìn)行運算的情況。然而，比率運算單元202也可以進(jìn)行使用了比例增益的比例運算或比例積分運算。此外，在上述任何情況下都具有以下效果，即，即使是設(shè)定張力、輸送輥、輸送材料變更的情況，也可以自動運算比率增益。并且，在比率運算單元102通過基于速度偏差coe的比例運算對比率增 益α進(jìn)行運算的情況下，通過直至速度偏差的大小小于規(guī)定的閾值為止，連續(xù)或階段性地加大上述比例增益，從而可以實現(xiàn)與上述進(jìn)行積分運算的情況大致相同的效果。實施方式4圖5是表示本發(fā)明的實施方式4的電動機控制裝置的框圖。在圖5中，400是電動機控制裝置(相當(dāng)于圖I的100)、401是指令速度運算單元(相當(dāng)于圖I的101)、402是比率運算單元(相當(dāng)于圖I的102)、403是控制偏差運算單元(相當(dāng)于圖I的103)、404是速度控制單元(相當(dāng)于圖I的104)、405是速度偏差校正單元(相當(dāng)于圖I的105)、406是加減速扭矩運算單元(相當(dāng)于圖I的106)、407是指令扭矩運算單元(相當(dāng)于圖I的107)、408是標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元(相當(dāng)于圖I的108)。此外，標(biāo)號I至3與圖I相同，因此在此省略說明。此夕卜，在下述記述中，與實施方式I同樣地，為了易于說明，將標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元108的從輸入至輸出的傳遞特性設(shè)為1，設(shè)為《a=cor、cor' =coa'進(jìn)行說明。圖5的結(jié)構(gòu)與圖I的結(jié)構(gòu)的不同點在于，在本實施方式中，省略了向指令扭矩運算單元407的前饋扭矩τ Τ的輸入。另外，作為向速度偏差校正單元405的輸入，取代補償扭矩τ m的輸入,將前饋扭矩τ ff與補償扭矩τ m的偏差即扭矩偏差τ e作為輸入。其他的結(jié)構(gòu)或動作，基本上與實施方式I相同，因此，在以下的說明中沒有記載的說明，請參照實施方式I。電動機控制裝置400將電動機速度ωπι、從外部輸入的基準(zhǔn)速度《b及前饋扭矩τ ff作為輸入,通過下述的動作,輸出指令扭矩τι·。在電動機控制裝置400的內(nèi)部，指令速度運算單元401將從外部輸入的基準(zhǔn)速度 b及由比率運算單元402運算的比率增益α作為輸入，生成用于對驅(qū)動負(fù)載設(shè)備2的電動機I的電動機速度ωπι進(jìn)行控制的指令速度ωΓ。指令速度運算單元401使用比率增益α，以指令速度ωΓ相對于基準(zhǔn)速度cob具有速度差的方式，例如進(jìn)行如公式(I)所示的運算，生成指令速度ωι·。向控制偏差運算單元403中輸入指令速度ωΓ (=標(biāo)準(zhǔn)速度《a)與電動機速度ωπι的差即速度偏差ωθ。另外，向控制偏差運算單元403還從速度偏差校正單元405輸入速度偏差校正值oec?？刂破钸\算單元403根據(jù)速度偏差ωθ和速度偏差校正值ω ec求出控制偏差e。速度控制單元404將控制偏差e作為輸入，例如如公式(2)所示，進(jìn)行像通過使用了速度比例增益Kvp和速度積分增益Kvi的比例積分運算而使控制偏差e減小這樣的運算，并將其結(jié)果作為補償扭矩Tm輸出。速度偏差校正單元405通過將從外部輸入的前饋扭矩τ Τ與補償扭矩τ m的偏差即扭矩偏差τ e作為輸入,進(jìn)行規(guī)定的控制運算而輸出速度偏差校正值coec。作為該規(guī)定的控制運算的一個例子，只要將補償扭矩Tm與預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的增益相乘，將該相乘的結(jié)果作為速度偏差校正值《ec即可。加減速扭矩運算單元406將指令速度運算單元401輸出的指令速度(=標(biāo)準(zhǔn)速度《a)作為輸入，對應(yīng)于指令速度的變化，運算為了使電動機I及與電動機I結(jié)合的負(fù)載設(shè)備2進(jìn)行加減速所需的扭矩，并作為加減速扭矩τ a輸出。該加減速扭矩τ a的運算，例如通過計算出指令速度的微分信號即指令加速度，，將計算出的指令加速度ωι·'與電動機I及負(fù)載設(shè)備2的慣性矩相乘的方法進(jìn)行運算。
指令扭矩運算單元407將速度控制單元404輸出的補償扭矩τ m及加減速扭矩運算單元406輸出的加減速扭矩Ta作為輸入，將補償扭矩Tm與加減速扭矩τ a相加而得到的值，作為指令扭矩輸出。比率運算單元402將速度偏差ωθ作為輸入,通過進(jìn)行像速度偏差ωθ減小這樣的控制運算，運算比率增益α，指令速度運算單元401基于運算出的比率增益α，通過如公式(I)所示的運算，變更基準(zhǔn)速度《b，輸出指令速度ωΓ。在本實施方式4中，通過如上所述地構(gòu)成，可以實現(xiàn)與上述實施方式I相同的效果。另外，在本實施方式4中，速度偏差校正單元405將前饋扭矩τ Τ與補償扭矩Tm的差Te作為輸入，運算速度偏差校正值coec，因此可以通過扭矩反饋而穩(wěn)定地控制向輸送材料施加的張力，并且向輸送材料施加由前饋扭矩設(shè)定的張力。另外，在本實施方式4中，說明了比運算單元402基于速度偏差ω e，以速度偏差ωθ向零漸近的方式通過至少包含積分運算的運算，對比率增益α進(jìn)行運算的情況。然而，比率運算單元402也可以進(jìn)行使用了比例增益的比例運算或比例積分運算。此外，在上述任何情況下均具有以下效果，即，即使是設(shè)定張力、輸送輥、輸送材料變更的情況，也可以自動運算比率增益。并且，在比率運算單元102通過基于速度偏差coe的比例運算，對比率增益α進(jìn)行運算的情況下，通過直至速度偏差的大小小于規(guī)定的閾值為止，連續(xù)或階段性地加大上述比例增益，從而可以實現(xiàn)與上述進(jìn)行積分運算的情況大致相同的效果。標(biāo)號的說明I電動機，2負(fù)載設(shè)備，3速度檢測單元，100、200、300、400電動機控制裝置，101、201,301,401指令速度運算單元，102、202、302、402比率運算單元，103、203、303、403控制偏差運算單元，104、204、304、404速度控制單元，105、205、305、405速度偏差校正單元，106、206、306、406加減速扭矩運算單元，107、207、307、407指令扭矩運算單元，108,208,308、408標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元。
權(quán)利要求
1.一種電動機控制裝置，其特征在于，具有 指令速度運算單元，其根據(jù)從外部輸入的基準(zhǔn)速度和比率增益運算指令速度； 控制偏差運算單元，其根據(jù)速度偏差和速度偏差校正值輸出控制偏差，該速度偏差是所述指令速度與電動機速度的差，該電動機速度是驅(qū)動負(fù)載設(shè)備的電動機的速度； 速度控制單元，其基于所述控制偏差，以所述控制偏差減小的方式通過至少包含積分運算的控制運算，輸出補償扭矩； 速度偏差校正單元，其至少基于所述補償扭矩運算所述速度偏差校正值，并輸入至所述控制偏差運算單元； 指令扭矩運算單元，其至少基于所述補償扭矩，輸出指令扭矩，該指令扭矩是驅(qū)動所述負(fù)載設(shè)備的所述電動機的扭矩的目標(biāo)值；以及 比率運算單元，其基于所述速度偏差運算所述比率增益，并輸入至所述指令速度運算單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動機控制裝置，其特征在于， 所述比率運算單元以使所述速度偏差減小的方式通過至少包含積分運算的控制運算，運算所述比率增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動機控制裝置，其特征在于， 所述比率運算單元以使所述速度偏差減小的方式通過規(guī)定的增益的比例運算，運算所述比率增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動機控制裝置，其特征在于， 所述比率運算單元直至所述速度偏差小于規(guī)定的閾值為止，增大所述比率增益。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動機控制裝置，其特征在于， 所述指令扭矩運算單元將從外部輸入的前饋扭矩和所述補償扭矩相加，而輸出所述指令扭矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動機控制裝置，其特征在于， 所述速度偏差校正單元將從外部輸入的前饋扭矩與所述補償扭矩的差作為輸入，運算所述速度偏差校正值。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動機控制裝置，其特征在于， 還具有加減速扭矩運算單元，其將所述指令速度作為輸入，輸出為了以使所述電動機速度與所述指令速度一致的方式進(jìn)行加減速所需的加減速扭矩， 所述指令扭矩運算單元將所述補償扭矩、所述前饋扭矩及加減速扭矩相加，并輸出所述指令扭矩。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動機控制裝置，其特征在于， 將基于所述指令速度運算單元輸出的所述指令速度而運算出的標(biāo)準(zhǔn)速度與所述電動機速度的差，作為速度偏差，所述加減速扭矩運算單元將所述標(biāo)準(zhǔn)速度作為輸入，輸出為了以使所述電動機速度與所述標(biāo)準(zhǔn)速度一致的方式進(jìn)行加減速所需的加減速扭矩。
全文摘要
具有指令速度運算單元(101)，其根據(jù)外部輸入的基準(zhǔn)速度(ωb)和比率增益(α)輸出指令速度(ωr)；標(biāo)準(zhǔn)速度生成單元(108)，其將指令速度(ωr)作為輸入，以追隨指令速度(ωr)的方式運算并輸出標(biāo)準(zhǔn)速度ωa；控制偏差運算單元(103)，其根據(jù)速度偏差(ωe)和速度偏差校正值(ωec)輸出控制偏差(e)，速度偏差(ωe)是標(biāo)準(zhǔn)速度(ωa)與電動機(3)的速度(ωm)的差；速度控制單元(104)，其以控制偏差(e)減小的方式通過控制運算，輸出補償扭矩(τm)；速度偏差校正單元(105)，其至少基于補償扭矩(τm)運算速度偏差校正值(ωec)；指令扭矩運算單元(107)，其至少將補償扭矩(τm)作為輸入而輸出電動機(3)的扭矩的目標(biāo)值即指令扭矩(τr)；以及比率運算單元(102)，其基于速度偏差(ωe)運算比率增益(α)。
文檔編號H02P29/00GK102906995SQ20118002606
公開日2013年1月30日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者丸下貴弘, 池田英俊 申請人:三菱電機株式會社