JPH01295688A

JPH01295688A - 速度制御装置

Info

Publication number: JPH01295688A
Application number: JP63123804A
Authority: JP
Inventors: Fumio Tajima; 文男田島; Hiroshi Katayama; 博片山; Kunio Miyashita; 邦夫宮下; Seiichi Narishima; 誠一成島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-05-23
Filing date: 1988-05-23
Publication date: 1989-11-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は移動体の速度制御装置に関し、特に、速度検出
手段に一定調波成分の検出誤差成分が内在していても回
転ムラの小さくできる移動体の速度制御装置に関する。

〔従来の技術〕

ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）用の駆動モータの速度
は一定であることが望まれている。速度変動（回転むら
、速度リップル、トルクリップル）があると、画像が乱
れ、ＶＴＲとしての信頼性。

品位が著しく損なわれてしまう。

速度を一定にするためには、高精度な速度センサが要求
される。例えば、ＶＴＲのシリンダモータの速度センサ
には回転磁石とＦＧパターンによるセンサが使われてい
る。この方式は、全周積分型で構成されるために精度が
高いが、取付精度誤差によってＩ　Ｐ　Ｐ　Ｒ（Ｐｕｌ
ｓｅ　Ｐｅｒ　Ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）成分の誤差をセ
ンサの中に含んでしまう。

〔発明が解決しようとする課題〕センサに上記のように誤差が含まれ、かつ、制御が高性
能である場合、速度センサより検出される見かけの速度
は一定となるが、実速度は、速度センサの誤差分だけ回
転ムラを含んだものになる欠点があった６本発明の目的は、モータの速度センサ等に含まれる誤差
分による回転ムラを除去することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的は、速度制御装置として、指令速度と速度検
出信号に応じた大きさの電流あるいは電圧を付与するド
ライバ（ＩＮＶ）と、前記速度検出要素からの信号から
速度を検出する速度検出回路（ＣＯＵＮＴ）と、指令速
度と検出速度を比較してドライバを駆動させるマイクロ
コンピュータ（ＭＣ）とを含み、マイクロコンピュータ
は、指令速度と検出速度との差である速度誤差を計算し
、その速度誤差にゲインを乗算して前記ドライバの駆動
信号を得る演算手段と、少なくとも２つ以上の過去の検
出速度、電流指令、速度誤差の中に含まれる調波成分検
出手段とを含み、速度誤差、検出速度、電流指令等に含
まれる前記の調波成分を減ずる手段とを具備させること
によって達成できる。

〔作用〕

速度誤差、検出速度、電流指令等に含まれる前記の調波
成分を減ずる手段によって速度センサに含まれる誤差分
に対して制御装置は反応しなくなり、したがって速度セ
ンサのエラー分は取り除かれ、回転ムラの小さいモータ
を提供しうる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は移動体をブラシレスモータとした本発明の一実
施例に係る速度制御装置である。

Ｍは、移動体なるモータで、回転形、直進形のいずれで
も良く、またブラシの有無は問わない。

ＰＳはモータＭの特に回転子の位置を検出する磁極位置
検出器で、これはモータＭの相電流を切換えるのに用い
られる。モータの内部構成については図示していないが
、ブラシレスモータは回転子の位置を電子的に検出し、
回転子の位置に応じて選択された二つの相巻線にＷｌ流
を流すように通常構成されている。ＦＧはモータＭの回
転軸に取り付けられた速度検出器である。ＦＧの取付は
精度によって前述の如＜ｌＰＰＲ１外部からの漏洩磁界
等の影響による高次調波の誤差が含まれる。

ＩＮＶはモータを駆動するドライバであるインバータで
通常６個のスイッチング素子で正、負それぞれ３個のア
ームを構成させ、選択された二つの相巻線に電流を流し
、又、その大きさを変えられるものである。ＡＣＲは自
動電圧調整回路（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｕｒｒｅｎｔ
　Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）　　で電流トランス（ＣＴ）で
得られた電流検出値を受けるよう構成している。ＭＣは
マイクロコンピュータで後述する機能を持つ、Ｃ０ＵＮ
Ｔは速度検出回路で、実際はカウンタから構成されてお
り、一定のサンプリング時間で検出されたパルス数ある
いはＦＧパルスの間隔を検出することによって速度検出
が行なわれる。速度検出装置Ｃは前記のマイクロコンピ
ュータＭＣ１自動電流調整回路ＡＣＲ，ドライバ（イン
バータ）ＩＮＶ、速度検出回路Ｃ０ＵＮＴで主要部が構
成される。そして速度検出回路Ｃ０ＵＮＴで得られたパ
ルス数、ＦＧのパルス間隔をマイクロコンピュータに伝
え、磁極位置検出器ＰＳからの信号を同じくマイクロコ
ンピュータＭＣとドライバーに伝える。マイクロコンピ
ュータＭＣでは、前記速度検出回路からの情報を検出速
度に演算し、さらに速度指令信号（図示せず）からの指
令速度の大きさより、演算してドライバのスイッチング
素子のオン、オフ制御と電流値の大きさを調整するよう
に機能する。

第２図は速度制御装置の具体化されたブロック図である
。この図において速度検出信号は、速度検出器ＦＧのパ
ルス間隔に入る基準発振器（クロック又はカウンタ）の
パルス数を数えることによって検出され、これによって
得られた信号ｎ、はマイクロコンピュータ内ではソフト
的な処理方法によって検出速度Ｎｔに変換する。さらに
指令速度ＮＦと検出速度Ｎ１の差から速度誤差ＮＥを算
出し、比例、積分制御（ＰＩ制御）処理後に新たな電流
指令Ｉｓを出力する。電流制御系はハードで構成され、
電流指令Ｉｓと電流トランスＣＴから得られた電流検出
値１．ｚ　とから電流誤差Ｉｅを算出し、自動電流調整
回路ＡＣＲを介してモータＭに電流を付与するように構
成される。尚第２図ではインバータが省略されている。

これらの全体的な構成は従来知られているものとほぼ同
様構成であるが、本発明は第２図破線枠で示した新規な
調波成分検出手段１０（通常１０Ａ、ＩＯＢのいずれが
１つを使用）を有する。

つまり、検出速度Ｎ、に内在する任意の同波数（調波）
成分を、少なくとも２つ以上の過去の検出速度の値より
算出し、さらに、検出速度から上記計算された周波数成
分を減算することによって、検出速度の中より任意の周
波数（例えばＦＧ誤差周波数）を取り除くことができる
。これによって、例えばＦＧ内に含まれる誤差の周波数
成分を取り除くことができる。これは、第２図内に示し
た電流指令ＩＳでも同じことが達成できるし、速度誤差
ＮＥの部分でも同じことができる。

第３図に動作を示す。第３図（ａ）は速度制御系のゲイ
ンＫを比較的小さく選んで運転した場合の速度検出回路
Ｃ０ＵＮＴで観測される１回転当りのＦＧパルス周期ｎ
ｆ（θ）を示す。検出速度Ｎｆは上記の信号よりマイク
ロコンピュータ内でに／ｎｆ（θ）として演算される。

この検出速度Ｎｆ（θ）の回転ムラ成分を第３図（ｂ）
に示す。

ここで回転ムラはセンサの取付精度に起因するＩＰＰＲ
ＰＰＲ成分タ自身の出すトルクリップルによる６ＰＰＲ
成分が存在する例について示した。

速度制御系のゲインを大きくすると検出速度については
第３図（ｃ）に示すようにＩＰＰＲ。

６ＰＰＲ成分の回転ムラは共に小さくなり、特にＩ　Ｐ
ＰＲは小さくなる。しかしながら、Ｉ　ＰＰＲ成分はセ
ンサの誤差成分であるために実際のモータ速度は第３図
（ｄ）のようにＩＰＰＲＰＰＲ成分く含むものとなる。

従って、Ｉ　ＰＰＲ成分がモータの他の要因を受けない
（例えばバランスが良く、駆動トルクリップルも小さい
）ようなものにであれば、第２図（ｃ）で示した検出速
度の中のＩＰＰＲＰＰＲ成分ことによって、６ＰＰＲ成
分を十分小さくしたままセンサのＩＰＰＲの誤差を取り
除くことができる。つまり、ＦＧで観測される回転ムラ
でなく、実際速度の回転ムラを小さくできる。

これは、電流指令、速度誤差に対して同様の操作を行う
ことによってもセンサの誤差分を小さくすることができ
ることは明らかである。つまり、実施例の場合、センサ
に含まれるＩＰＰＲＰＰＲ成分て、速度制御系のループ
内の検出速度、電流指令、速度誤差のどれか１つが反応
しない、あるいは感じないようにすれば、速度センサ内
のＩＰＰＲの誤差は取り除き得る。

次に周波数検出１０の機能について説明する。

一般に速度Ｎｆ（θ）は次式に従ってそれぞれの周波数
成分に展開することができる。

但し、ｎｏ　：直流分　ａｎ　：正弦の係数ｂｎ　二余
弦の係数そして、任意の周波数成分に対するｎｏＨａｎｌｂｎの
絶対値は次式で表わされる。

１回転当りｎに個のパルスを発生するＦＧを用いた第３
図の例において、１回転にｎｘＰＰＲの周波数（周波成
分）は次式で求められる。

但し、Ｎに・・・１回転当りのパルス数Ｎ　ｆ　ｎ　：
　ｎ番目パルスの速度一般に直流分は無視でき、周波数成分（調波成分）の大
きさＮは次式で求まる。

以上の周波数成分の大きさを第２図のブロック図で示す
ように原信号より差引くことによって速度リップルの中
より速度センサの誤差調波分を取り除くことができる。

第４図に本発明に係わるマイクロコンピュータのフロー
チャートを示す。速度センサの誤差としてＩＰＰＲ成分
が含まれた例で示す。速度制御はＦＧのパルス成分が行
うものとする。まず、■で、速度指令を取り込み、■で
ＦＧの周期より検出速度を計算する。■は各ＦＧ毎にＩ
ＰＰＲ成分の正弦項係数、余弦項係数を求めるものであ
る。■は■で示した計算を１回転分だけ行ったかどうか
をチエツクするものでカウンタが使われる。１回転分が
終了したら、ＡＮＩ　（ｎ）　、　ＢＮＩ　（ｎ）を登
録する■における周波数成分Ｎの計算には前記の登録し
た値が使用される。■において、検出速度ＮＦの中より
センサに起因する調波成分のみ除かれる。■、■は一般
の速度制御の計算で速度誤差ＮＥ、比例項（場合によっ
ては積分、微分項を含む）の計算を行う。

以上の計算によって速度センサ等の誤差に起因する回転
ムラ成分が除かれる。

なお上記については、速度センサの誤差に対する対策に
ついて記述した。この他、外部ノイズ（５０Ｈｚや１０
０ＨＸの電源ノイズ等）が速度制御ループの内に含まれ
て悪影響を与える場合にも同様の方法によって対策でき
る。ただし、この場合は１回転位置に対する調波成分の
補正ではなく、時間調波（周波数成分）に対する同様の
補正が必要となる。つまり、ノイズ成分が５０Ｈｚであ
れば、速度制御ループ内に含まれる５０Ｈｚ成分を算出
し、この成分に対する同様の補正が必要となる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、速度センサ等に含まれる取付は
等に起因する誤差や外部ノイズ系の共振等による回転ム
ラ、振動を取り除いた速度制御装置を提供しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るブロック図、第２図はその制御ブ
ロック図、第３図は本発明の動作説明図、第４図は本発
明のマイクロコンピュータの動作プログラムを示す図で
ある。Ｍ・・・モータ、ｐｓ・・・磁極位置検出器、ＦＧ・・
・速度センサ、Ｃ０ＵＮＴ・・・速度検出回路、ＭＣ・
・・マイクロコンピュータ、ＡＣＲ・・・自動電流調整
回路、Ｃ・・・制御回路、ＩＮＶ・・・ドライバ、ＩＳ
・・・電流指令、１０・・・周波数検出。第１図Ｃ、ＭＣ第２図ＯＡ霞３Ｉ２Ｉ第４−

Claims

【特許請求の範囲】１、移動体と、この移動体の移動速度を検出する速度検
出要素と、この速度検出要素から得られた速度検出信号
と外部から与えられた速度指令信号の関係より適切な電
流あるいは電圧指令を前記移動体に付与する速度制御装
置を具備するものにおいて、前記速度制御装置は、指令
速度と速度検出信号に応じた大きさの電流あるいは電圧
を付与するドライバ（ＩＮＶ）と、前記速度検出要素か
らの信号から速度を検出する速度検出回路（ＣＯＵＮＴ
）と、前記速度指令信号より得られる指令速度と前記速
度検出回路（ＣＯＵＮＴ）から得られた速度信号をもとに演算され
る検出速度を比較処理して前記ドライバ（ＩＮＶ）を駆
動させるマイクロコンピュータ（ＭＣ）とを含み、かつ
前記マイクロコンピュータは、指令速度と検出速度との
差である速度誤差を計算し、その速度誤差にゲインを乗
算して前記ドライバ（ＩＮＶ）の駆動信号を得る演算手
段と、少なくとも２つ以上の過去の検出速度、速度誤差
、電流指令等の値より前記検出速度、速度誤差、電流指
令の中に含まれる調波成分検出手段を含み、検出速度、
速度誤差、電流指令等に含まれる前記検出された調波成
分を減ずる手段とを具備させたことを特徴とする速度制
御装置。２、特許請求の範囲第１項記載の移動体は、回転あるい
は直線的に移動するモータであることを特徴とする速度
制御装置。３、特許請求の範囲第１項記載において、指令速度と速
度検出信号に応じた大きさの電流あるいは電圧をドライ
バに付与する速度制御の周期を、検出速度、速度誤差、
電流指令の中に含まれる調波成分を検出する周期より短
かくしたことを特徴とする速度制御装置。