• ベストアンサー

モータの制御システム

モータの制御システム図を見ると、どれも位置制御が一番外側にあって、その中に速度制御、電流制御と順番にフィードバックのループになっていますが、なぜそういうふうになっていますか? その順番を変えたら、だめですか? 制御の初心者です。わかりやすいご回答がいただけたらありがたいです。 先輩方よろしくお願いいたします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • Tann3
  • ベストアンサー率51% (708/1381)
回答No.1

 最終的に制御したいのが「位置」なのでしょう。従って、最終的に位置のフィードバックを入れて位置を制御します。  その位置を制御する手段として、速度を制御します。目標位置までの偏差が大きい時には速度設定値を大きくし、目標位置までの変差が小さくなってくれば速度設定値を下げます。速度制御としては、その速度設定値と実速度の偏差をなくすように制御します。  その速度を制御する手段として、電流を制御します。目標速度との偏差が大きい時には電流設定値を大きくし、目標速度との変差が小さくなってくれば電流設定値を下げます。電流制御としては、その電流設定値と実電流の偏差をなくすように制御します。  というように、各々の制御が「階層化」されているのです。電流を一番外側のループで制御するとしたら、その電流設定値はどうやって決めますか?

zhe
質問者

お礼

よくわかりました。とてもわかりやすいご回答、ありがとうございました。

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。

関連するQ&A

  • 制約条件下でのブラシ付きDCモータの角度制御

    制約条件下でのブラシ付きDCモータの角度制御について教えてください. ブラシ付きDCモータの角度制御の制御シミュレーションをMATLABでしています.連続時間系です. 制御対象のモデルは,「印可電圧を入力,電流を出力とする1次遅れ系の伝達関数」→「電流を入力,モータ軸の角速度を出力とする1次遅れ系の伝達関数」→「角速度から角度に変換するための積分器」,および「角速度から印可電圧に負帰還する逆起電力のフィードバック信号」から構成されています. 制御構造は,電流フィードバックループ(PID制御),角速度フィードバックループ(PD制御),角度フィードバックループ(PID制御)をから成るカスケード制御系です. 制約の無い条件下ではシミュレーションが上手くいったのですが,制御入力(印可電圧)に上限値を設定するとワインドアップが発生しました.そこで,アンチリセットワインドアップ補償器を付けたのですが,制御量(角度)が目標値に収束しません.角度フィードバックループを外して,電流フィードバックループ(PID制御)と角速度フィードバックループ(PD制御)からなる角速度フィードバック制御系にすると,アンチワインドアップ補償器を付けると制御量(角速度)が目標値に収束します. なぜ角度フィードバックループを付けると,アンチリセットワインドアップをつけても目標値に収束しないのでしょうか?どうすれば収束しますでしょうか? ご教授の程よろしくお願い致します.

  • モータの制御

    永久磁石同期モータを速度制御をする場合  電流制御をマイナーループとした制御系を構成するとします。このとき、電流制御系のサンプリング間隔が速度制御系よりも短いサンプリング間隔で電流制御をすると思います。この場合、アルゴリズム(C言語でのプログラム)はどのようにしたらよいのでしょうか? マイナーループの電流指令の生成の部分がよくわかりません。 説明がわかりにく部分があるかもしれませんがよろしくお願いします。

  • SPMSMモーター センサレスベクトル制御について

    現在、勉強&開発を兼ねてインバータで表記制御を行おうとしています。 あるインバータキットを使用おり、制御部を自在に組み込めるというものを使用してテストしています。 センサ情報はU相とV相の電流センサです。 モータの速度起電力を得るために、ある回転数までオープンループでd軸電流に一定の強い電流を流し、q軸は0[A]に制御して回します。 (位置推定がオープンループで、厳密には電流センサからd,q軸電流のPI制御はあります) ある回転数まで到達したら、位置推定の計算を開始し、センサレス制御に切り替えています。 位置推定には電流推定誤差を用いた手法で計算しています。 (dq軸とδγ軸の角度誤差を0にするように制御、モータの速度起電力を元に計算) 今困っているのが、オープンループ制御で回してセンサレス制御に切り替えた時にモーターがなぜか逆転してしまいます。 もちろん逆転するときにはモーターは一旦0[rpm]で停止して逆転を開始します。 ですので引き込みきれず、脱調する場合も多々あります。(ゲイン調整が悪い可能性もあるかと思いますが・・・) 考え付くのはIPMへのPWM信号がどこかで逆転している、電流センサの読み取りが反転しているorU相、V相が振り変わっている?? ただ、これらの場合はオープンループ制御と呼んでいますが、d,q軸のPI制御があるので仮にどこか振り変わっていたらとても始動しないのでは?と思っています。 乱文申し訳ありませんが、原因、考えられることをご教授いただきたく、よろしくお願いします。 (専門の方が見られたら情報が足りない、表現がわからない等あると思いますのでご指摘下さい)

  • モーター制御について教えて下さい。

    初心者ですが、モーター制御で良くわからない点があり、教えて下さい。 ACサーボモーターを使用してトルク制御を行なおうと考えています。 具体的には、ある原点位置から ・角度θ1の位置に至ったら、トルクT1を出力 ・角度θ2の位置に至ったら、トルクT2を出力 (省略) ・角度θxの位置に至ったら、トルクTxを出力 といった出力を連続して行なうことを考えています。 (トルクはフィードバック制御を行なう) ある位置で定義したトルクを超える負荷が掛かると、次の位置に至り、その位置で定義したトルクを超える負荷が掛かるとまた次へ。。。 といった単純な仕組みを考えています。 そこで、良くわからない点というのが、角度θ1からθ2に至る時の軸の回転速度がどの様になるのかです。 例えば、トルクT1が大きい状態からトルクT2が小さい状態へ変化する時、モーター軸の回転速度は負荷イナーシャによって決まる物でしょうか? 速度は制御するわけではないので、単純に考えるとイナーシャの大きさとトルクの変化量によって決まるのかと思うのですが。。。 できれば、このトルク制御をベースに、θ1からθ2に変化する時の速度を増減させる様な事をしたいのですが、原理的に可能でしょうか? (特に、トルクが大きい状態から小さい状態へ変化する時の速度を大きくコントロールしたい) 色々資料を見ていますが、トルク制御をした場合の速度変化をどう考えれば良いか、トルク制御をベースに速度も制御することが可能なのかを明記している資料も事例も無さそうなので、ご教示いただけると幸いです。

  • モータの位置制御についてご教授ください.

    DCモータ(マブチ,RE280)のポテンショメータ(コパル,JC10)における位置制御を行おうと考えています.OPアンプは東芝のモーター用パワーオペアンプTA8407Pを用いております. トラブル現象としては,モータの位置制御を行うため,フィードバック回路をモータ駆動用アンプのー入力に入れたのですが,出力電圧は変化するものの,モータの位置制御が行われません. オシロで確認したところ,フィードバック信号は駆動用オペアンプ手前まで入力されているのですが,モータは一向に位置制御せず,停止しません. ポテンショの±の電源を逆にしたり,オペアンプを交換したりといろいろと試して見ましたが,改善されませんでした. どこかチェックするべき箇所がありましたら,ご教授いただけないでしょうか.よろしくお願いいたします. また,上記オペアンプ以外でモータの位置制御を行えるアンプがありましたら,それもあわせましてご教授ください.

  • インバーター、モータのPID制御について

    インバータ、モータのPID制御につきまして、おしえてください。 初心者のため、的外れや、間違いあるかもしれませんが、その場合はご指摘頂ければ幸いです。 1)ステッピングモータを用いたバルブと流量センサで、流量のPID制御を行いたいと考えて います。流量センサの信号をマイコンにフィードバックさせ、目標値(目標流量)と流量センサ の測定値が同じとなるように、制御する予定です。。。予定というかPID制御したいと思っています。 この場合、ステッピングモータの操作量は何になるのでしょうか?速度でしょうか? PID制御は目標値と測定値から偏差を求めて操作量を変化させ動かすことは知っていますが、 この場合は、偏差が大きいときは、速度を速く、小さいときは速度を遅くして制御するという 認識で宜しいのでしょうか? 2)上記は流量センサをフィードバックしますが、DCモータ等では、ポテンショメータ等で位置 をフィードバックし目標開度とポテンショメータ測定開度が同じとなるように、制御する手法も あると思います。 この場合、PID制御の操作量は何になるのでしょうか。またこの操作量は変化するのでしょうか? 目標開度とポテンショメータ位置が同じになるようにモータを回すだけだと思うので、操作量 の変化というもの自体がないと思うのですが(モータを回すか回さないかのみ??)、、、、 特にステッピングモータでポテンショをフィードバック制御した場合は、指定開度でピッタシ止まる ので、操作量変化はないように思います。PID制御は偏差に応じて操作量が変化するものと思い ますが、上記のような制御は(特にステッピングモータを用いて測定値をフィードバックし制御する 方法)PID制御とは言わないのでしょうか? またインターネットで、位置型PID、速度型PIDがあることを知りましたが、どういったものか教えて 頂けないでしょうか? 3)インバータにもPID制御があると思います。その場合は回転数を制御しているものと思います。 例えばですが、流量センサをフィードバックし、目標流量と同じとなるようにポンプ周波数をPID 制御するとします。 その場合の目標流量=測定流量となるまでの周波数変化はどのようになるのでしょうか? 動き始めは、目標流量>測定流量(フィードバック値)が大きく、(例えば)100Hzとしたら、 目標流量と測定流量が近くなるにつれて、周波数はさがっていくという認識で宜しいでしょうか? (75Hz・・・50Hzといった感じに) そして、同じとなった周波数で回転数変化停止ということで宜しいでしょうか? 今一、ピンときていないのですが、目標流量と測定流量が近くなったとしても、まだ目標流量>測定流量が成り立っている場合に、周波数をさげてしまうと、逆に目標値と測定流量の差は大きく なるものではないかとイメージ的に考えてしまうのですが。。。。動きはじめ100HZで動かしている にも関わらず目標流量に到達していないところを周波数をさげてもよいのでしょうか? 的外れなことが多々あると思いますが、よろしくお願いいたします。

  • サーボ系の多重ループ構造(カスケード制御)について

    DCモータの角度の追従制御などサーボ系の制御構造は、電流制御ループ、速度制御ループ、位置制御ループの多重ループ構造(カスケード制御系)をもつと思いますが、なぜ多重ループにしないとなめらかな制御ができないのでしょうか?位置制御ループのみだとなぜ制御性能が良くないのでしょうか?(もし可能であれば数式を使って教えていただければ幸いです。) また、サーボ系であればカスケード制御系にしたほうが必ず制御性能が良くなるのでしょうか?例えば、エアシリンダの位置制御もそうなのでしょうか? どうかよろしくお願い致します。

  • モータのベクトル制御について

    今晩は、 モータのベクトル制御について、教えて下さい。 1、 ベクトル制御の原理は、「電流位相」を制御して行う。すなわち励磁電流を一定にして、変動するトルクに合わせて、トルク電流を変えることと理解しております。すなわち、「電流」を制御する。 2、 一方、実際には、モータを制御するのは、電圧型インバータであり、インバータ出力の「電圧振幅」「電圧周波数」「電圧位相」を調整して、目的の回転速度、トルクに制御しているはずです。 原理は、「電流」位相を制御するはずなのに、実際はインバータの「電圧」を変化させてモータを制御している。この溝は、どのようにして埋まっているのでしょうか?また上記の考え方で間違いがあれば、訂正願います。

  • DCモータの逆起電力による速度制御

    DCモータをエンコーダやタコジェネ等のセンサを使用しないで 逆起電力をフィードバックして速度制御する方法を調べています。 モータはDC24V 20W クラスで 速度制御IC等は使えません。 私の調べたかぎりでは大容量のものはありませんでしたが・・・。 モータ専門メーカで製造している逆起電力による速度制御装置の ブロック図をみればモータの端子電圧から逆起電力を検出して フィードバックしていることはわかるのですが どのようにして逆起電力を検出しているかはわかりません。 原理的には下記HPに記載されているようなものでしょうか? http://www.picfun.com/P12F/p12f06.html ご存じの方、ご教授をお願いします。

  • DCモータの制御

    DC24V10Aのモータの正転反転およびモータに加える電圧および電流の制御回路を自作したいのですが、出来るだけ簡単な回路図を教えてください。