[发明专利]旋转直流电动机的速度控制方法及其装置

说明书

本发明涉及内装在VCR等中的旋转直流电动机的速度控制，特别涉及可推断并补偿加在旋转直流电动机上的干扰以提高速度控制特性的旋转直流电动机速度控制方法及其装置。

一般在直流电动机的控制中，由于存在干扰，所以不能进行直流电动机的正确控制并会产生控制误差。在这种情况下，通过直流电动机动作的VCR等不能正常进行工作。因此，使用了通过利用通常观测器而推断直流电动机的干扰转矩来去除所说干扰的方法。在现代控制理论中开始了抑制该负荷干扰的控制理论的研究。图1表示了其中的一个例子。

图1是表示已有的存在干扰的旋转直流电动机的速度控制装置的构成图。图1的装置由名称为“通过转矩观测器的直接驱动直流电动机的转矩波动自动补偿”的文献(Nobuyuki Matsui，Tatsuo Makino，Hirokazu Satoh，IEEETrans.on Industry Applications，第29卷第1期，1993年1月/2月，187页-194页)所公开。

在图1中，第一加法器A1将速度命令ω^*_m作为基准输入并与直流电动机15的输出响应之一的角速度ω_m相比较而求出偏差(ω^*_m-ω_m)。该偏差(ω^*_m-ω_m)输入速度控制器11中。速度控制器11根据输入的偏差(ω^*_m-ω_m)为控制直流电动机15的旋转速度而输出电流命令i^*_v。将该电流命令i^*_v输入第二加法器A2。第二加法器A2将由速度控制器11施加的电流命令i^*_v和干扰去除命令i^*_L相加以求出修正的电流命令i^*。这里，由把直流电动机15的输出响应即角速度ω_m和实际电流i作为输入的转矩观测器17推定出推定负荷转矩τ_L(i)，再把传递函数K^-1_T与推定负荷干扰转矩τ_L(i)相乘而求出干扰去除命令i^*_L。运时，没有^*的值是实际有的值，而有^*的值是命令值。另外，修正的电流命令输入到电流控制器13中。如K_T的传递函数所示的电流控制器13根据该修正的电流命令i^*把控制直流电动机15的旋转速度的转矩命令τ^*加到直流电动机15上。直流电动机15以与电流控制器13的转矩命令τ^*相当的速度旋转。但是，在直流电动机的速度控制中，因周围条件的影响，经常产生使控制量规则或不规则地变化为某一状态的起因。将此作为干扰T_L，并作为不良的速度控制的主要原因。因此只要能去除干扰的效果就能得到良好的速度特性。在推定加在直流电动机15上的干扰T_L的转矩观测器17中假定干扰十分慢地变化根据下式(1)可求出推定负荷干扰转矩τ_L(i)。

     τ(i)＝ε(i)+Lω_m(i)

     ε(i+1)＝A_ε(i)+bi_q(i)+Kω_m(i)    (1)

     A＝1+LT_S/J_n，b＝-LK_TnT_S/J

     K＝L(L+Dn)T_S/Jn

这时，J_n、D_n、K_Tn分别是相对惯性转矩J、衰减系数D、转矩常数K_T的指定值，L是观测器增益，ε是任意的变量，τ_L是观测器输出，T_S是采样周期。