JPH02106199A - Method and circuit for controlling closed loop of stepping motor - Google Patents
Method and circuit for controlling closed loop of stepping motorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
a、 産業上の利用分野
本発明はステッピングモータの閉ループ制御方法および
回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION a. Field of Industrial Application The present invention relates to a closed loop control method and circuit for a stepping motor.
特に、指令速度と実速度の偏差に基づく電流指令信号と
、速度信号と回転指令方向信号に基づき励磁状態を決定
するリード角信号の両方を用いるステッピングモータの
閉ループ制御方法および装置に関する。In particular, the present invention relates to a closed-loop control method and apparatus for a stepping motor that uses both a current command signal based on a deviation between a command speed and an actual speed, and a lead angle signal that determines an excitation state based on a speed signal and a rotation command direction signal.
ここにおいてリード角とは、ステータの作る磁界中のロ
ータの安定位置と現在のロータの位置の偏差角度をロー
タのステップを単位として表現した量を意味する。The lead angle herein means the amount of deviation angle between the stable position of the rotor in the magnetic field created by the stator and the current position of the rotor, expressed in units of rotor steps.
b、 従来の技術
指令速度と実速度の偏差に基づく電流指令信号を用いて
ステッピングモータを制御する方法および回路は公知で
ある。b. Conventional Technology Methods and circuits for controlling a stepping motor using a current command signal based on the deviation between the commanded speed and the actual speed are known.
C0発明が解決しようとする課題
従来技術によるステッピングモータの閉ループ制御方法
および回路においては、コイルインダクタンス、誘起電
圧により励磁界の立ち上がりが遅れ、適正な励磁タイミ
ングを実現することが困難な場合があり、この結果トル
ク定数及び効率の低下、温度上昇の増大、速度制御性の
悪化等が引き起こされていた。C0 Problems to be Solved by the Invention In conventional closed-loop control methods and circuits for stepping motors, the rise of the excitation field is delayed due to coil inductance and induced voltage, making it difficult to achieve appropriate excitation timing. As a result, a decrease in torque constant and efficiency, an increase in temperature rise, and a deterioration in speed controllability were caused.
d、 課題を解決するための手段
上記課題は、ステッピングモータの軸に結合され、ロー
タ位置に対応するロータ位置信号を発生するエンコーダ
と、ロータ位置信号からロータ回転速度を検出するロー
タ回転速度検出回路と、ロータ位置信号からロータの回
転方向を検出するロータ回転方向検出回路と、設定位置
信号とロータ位置信号の偏差に基づき回転方向指令信号
を発生する回転方向指令信号発生回路と、設定回転速度
とロータ回転速度の差に対応する速度差極性信号を発生
する速度差捲性信号発生回路と、ステッピングモータの
回転/停止を指令する回転/停止信号発生回路と、回転
方向指令信号とロータ回転速度信号に基づき励磁電流を
決定し供給する第1の増幅回路と、ロータ位置信号とロ
ータ回転方向と回転方向指令信号と速度差極性信号とロ
ータ回転速度信号と回転/停止信号に基づきリード角を
決定しリード角に基づき励磁されるべきステータコイル
を決定する励磁シーケンサ回路と、励磁シーケンサ回路
からの制御信号に基づきステータコイルの励磁回路を断
続することにより第1の増幅で決定された電流をステー
タコイルに供給する第2の増幅回路を備えることを特徴
とするステッピングモータの閉ループ制御方法、および
回路によって解決された。d. Means for Solving the Problem The above problem consists of an encoder that is coupled to the shaft of a stepping motor and generates a rotor position signal corresponding to the rotor position, and a rotor rotation speed detection circuit that detects the rotor rotation speed from the rotor position signal. a rotor rotation direction detection circuit that detects the rotation direction of the rotor from a rotor position signal, a rotation direction command signal generation circuit that generates a rotation direction command signal based on the deviation between the set position signal and the rotor position signal, and a set rotation speed. A speed difference winding signal generation circuit that generates a speed difference polarity signal corresponding to the difference in rotor rotation speed, a rotation/stop signal generation circuit that commands rotation/stop of the stepping motor, a rotation direction command signal and a rotor rotation speed signal. a first amplifier circuit that determines and supplies an excitation current based on the rotor position signal, the rotor rotation direction, the rotation direction command signal, the speed difference polarity signal, the rotor rotation speed signal, and the rotation/stop signal. An excitation sequencer circuit that determines the stator coil to be excited based on the lead angle; and a current determined by the first amplification is applied to the stator coil by intermittent operation of the excitation circuit of the stator coil based on a control signal from the excitation sequencer circuit. The present invention has been solved by a method and circuit for closed-loop control of a stepping motor, characterized in that it comprises a second amplifier circuit that supplies
e、 作用 第3図はリード角を決定する図の一例である。e. Effect FIG. 3 is an example of a diagram for determining the lead angle.
回転方向指令信号りが横軸に示され、右向きは時計方向
、左向きは反時計方向を示す。モータ速度信号■が縦軸
に示されて、上向きは時計方向、下向きは反時計方向を
示す。The rotation direction command signal is shown on the horizontal axis, with rightward direction indicating clockwise direction and leftward direction indicating counterclockwise direction. The motor speed signal ■ is shown on the vertical axis, with upward direction indicating clockwise direction and downward direction indicating counterclockwise direction.
半径V、の内部領域は低速度域を示し、外部領域は高速
度域を示す。第1象現と第3象現の横軸りと直線C0N
5T T:挾まれた領域は加速度域ACを示し、直線C
0N5T上は定速度域を示し、直線C0N5T と縦軸
で挟まれた領域は減速度域DCを示す。また第2象現と
第3象現は、モータ速度信号■と回転方向指令信号りが
反対方向であり制動域BRであることを示す。The inner region of radius V indicates a low velocity region, and the outer region indicates a high velocity region. The horizontal axis of the first and third quadrants and the straight line C0N
5T T: The sandwiched area indicates the acceleration area AC, and the straight line C
The area above 0N5T indicates a constant speed area, and the area between the straight line C0N5T and the vertical axis indicates a deceleration area DC. Furthermore, the second and third quadrants indicate that the motor speed signal (2) and the rotational direction command signal (2) are in opposite directions and are in the braking range BR.
各領域にそれぞれリード角が予め決定されている。例え
ば高速度域の加速度域では4.25(STEP)であり
、低速度の加速度域では3.25(STEP)である。A lead angle is predetermined for each region. For example, in the high speed acceleration range, it is 4.25 (STEP), and in the low speed acceleration range, it is 3.25 (STEP).
なおリード角はモータ速度1回転方向指令等の要因以外
に停止指令信号等の他の要因を加え、さらに精密にモー
タを制御することもできる。Note that the lead angle can be determined by adding other factors such as a stop command signal in addition to factors such as the motor speed and one rotation direction command to control the motor more precisely.
第4図はロータ位置とリード角から励磁されるべきステ
ータコイルを決定する表の一例を表わす図であるや
ステータが20個あり、現在のロータ位置が199番目
0番目のステータの間にあり、第3図により決定された
リード角(LA)が4,25(STEP)である時、励
Ell ステート(EX’CITING 5TATE)
は胤8となる(第4行第1欄)。現在のロータ位置が1
番目と2番目のステータの間にある時は、励磁ステート
はN。FIG. 4 is a diagram showing an example of a table for determining the stator coil to be excited based on the rotor position and lead angle. There are 20 stators, and the current rotor position is between the 199th and 0th stators. When the lead angle (LA) determined according to Fig. 3 is 4,25 (STEP), the excitation state (EX'CITING 5TATE)
becomes Seed 8 (line 4, column 1). Current rotor position is 1
When it is between the stator and the second stator, the excitation state is N.
9となる(第4行第2欄)。9 (4th line, 2nd column).
第5図は励磁ステート(ES)が決定された時の各巻線
(A、B、C,D、E)の励磁状態を示す。FIG. 5 shows the excitation state of each winding (A, B, C, D, E) when the excitation state (ES) is determined.
A巻線は励磁ステート(ES)がNα2とNα12の時
電流が流れず、Na13とNα0の間は正方向に電流が
流れ、Nα3とNα11の間は逆方向に流れる。同様に
B巻線C巻線、D巻線、E巻線については、ESがNα
4とNO,14,N(L6とN(116,NO,8とN
o、 18 、 No、 l Oと随0の時にはそれぞ
れ電流が流れず、Nα5とNα13の間、 Na17と
Nα5の間 NO19とNo、 ] 7の間、No、I
とNα9の間の時にはそれぞれ正方向に電流が流れ、k
15とN03の間、No、7とNα15の間、No、1
9とNα7の間、No、11とNo、 l 9の間の時
にはそれぞれ逆方向に電流が流れる。No current flows in the A winding when the excitation state (ES) is Nα2 and Nα12, current flows in the positive direction between Na13 and Nα0, and flows in the opposite direction between Nα3 and Nα11. Similarly, for B winding, C winding, D winding, and E winding, ES is Nα
4 and NO, 14, N (L6 and N (116, NO, 8 and N
o, 18, No, l When O and 0, no current flows, respectively, between Nα5 and Nα13, between Na17 and Nα5, between NO19 and No, ]7, No, I
and Nα9, the current flows in the positive direction, and k
Between 15 and N03, No. 7 and Nα15, No. 1
When between 9 and Nα7, No, 11 and No, l9, current flows in the opposite direction.
このようにして各S線の励磁状態が決定される。In this way, the excitation state of each S line is determined.
設定角度位置、ロータ位置、ロータ速度信号に基づいて
公知に方法を用いて励磁電流を決定する第1の増幅回路
から各巻線に電流が供給される。Current is supplied to each winding from a first amplifier circuit which determines the excitation current using known methods on the basis of the set angular position, rotor position and rotor speed signals.
f、 実施例
第1図は本発明に係るステッピングモータの閉ループ制
御方法を実施するための回路の主要部のブロックダイヤ
グラムである。f. Embodiment FIG. 1 is a block diagram of the main parts of a circuit for implementing the closed-loop control method for a stepping motor according to the present invention.
ステッピングモータSMの回転軸にエンコーダEが結合
され、エンコーダEからロータ位置信号と設定位置信号
の差が計数回路CNTで求められ、計数回路CNTの出
力はデジタル/アナログ変換回路D/Aによりアナログ
信号に変換される。An encoder E is connected to the rotating shaft of the stepping motor SM, and the difference between the rotor position signal and the set position signal from the encoder E is determined by a counting circuit CNT, and the output of the counting circuit CNT is converted into an analog signal by a digital/analog conversion circuit D/A. is converted to
エンコーダからのロータ位置信号を周波数/電圧変換回
路F/Vを用いてロータ速度信号に変換するゆ
デジタル/アナログ変換回路Dハの出力と周波数/電圧
変換回路F/Vの出力に基づいて第1の増幅回路AIが
、励磁電流を決定し供給する。The rotor position signal from the encoder is converted into a rotor speed signal using the frequency/voltage conversion circuit F/V. The amplifier circuit AI determines and supplies the excitation current.
励磁シーケンス決定回路SOはROM記憶回路を備え、
l10M記憶回路のアドレスはロータ位置信号ロータ回
転方向2回転方向指令信号、速度差極性信号、ロータ回
転速度信号1回転/停正信号に対応するデジタル信号を
組合せたデジタル信号からなり、第3図、第4図、第5
図に示された表に対応する条件に従い、励磁されるべき
巻線およびその極性に対応する励t■シーケンス信号を
発生する。The excitation sequence determining circuit SO includes a ROM storage circuit,
The address of the 110M memory circuit consists of a digital signal that is a combination of digital signals corresponding to a rotor position signal, a rotor rotation direction 2 rotation direction command signal, a speed difference polarity signal, and a rotor rotation speed signal 1 rotation/stop normal signal, as shown in FIG. Figures 4 and 5
According to the conditions corresponding to the table shown in the figure, an excitation t-sequence signal is generated which corresponds to the winding to be energized and its polarity.
第2の増幅回路A2は、例えば第2図に示すような回路
構成を有する。The second amplifier circuit A2 has a circuit configuration as shown in FIG. 2, for example.
第2の増幅回路は、ステッピングモータの各巻線を断続
するスイッチ01.口2. QIOを備え、各スイッ
チ01.口2.−QIOは励磁シーケンス決定回路SQ
からの信号により制御され、所定の巻線を励tiする。The second amplifier circuit includes a switch 01. Mouth 2. Equipped with QIO, each switch 01. Mouth 2. -QIO is excitation sequence determination circuit SQ
It is controlled by a signal from ti to excite a predetermined winding.
巻線へ供給される電流は、波形変換回路WTを介して与
えられる第1の増幅回路AIからの信号によりデユーテ
ィ比変化用スイフチ00を用いて電tXpsからの電流
のデユーティ比を変化させることにより制御される。The current supplied to the winding is changed by changing the duty ratio of the current from the electric current tXps using a duty ratio changing switch 00 according to a signal from the first amplifier circuit AI provided via the waveform conversion circuit WT. controlled.
g、 発明の効果
モータ速度と回転状態に応して電流指令とリード角とを
独立に最適な値いとすることができる。g. Effects of the invention The current command and lead angle can be independently set to optimum values according to the motor speed and rotational state.
これ故、モータコイルのインダクタンスおよび誘起電圧
の影響を抑制し最適のタイミングで励磁を行うことがで
きる。この結果、制御性が良、効率の高いステッピング
モータの閉ループ制御方式を実現することができる。Therefore, the influence of the inductance and induced voltage of the motor coil can be suppressed, and excitation can be performed at optimal timing. As a result, it is possible to realize a closed loop control method for a stepping motor with good controllability and high efficiency.
第1図は本発明に係るステッピングモータの閉ループ制
御方法を実現するための回路の主要部のブロックダイヤ
グラム、第2図は第2の増1唱回路およびその周辺の部
分の回路図、第3図はリード角を決定する図、第4図は
ロータ位置とリード角から励磁されるべきステータコイ
ルを決定する表の一例を示す図、第5図は励磁ステート
が決定された時の各巻線の励磁状態を示す図である。
Aト・・第1の増幅回路、A2・・・第2の増幅回路、
CIIT・・・計数回路、
0/へ・・・デジタル/アナログ変換回路、E・・・エ
ンコーダ、
F/V・・・周波数/電圧変換回路
QO・・・デユーティ比変化用スイ・7チQl−QIO
・・・スイフチ、
SH・・・ステッピングモータ、
SO・・・励磁シーケンス決定回路。
第3図
■
第4図FIG. 1 is a block diagram of the main parts of a circuit for realizing the closed-loop control method for a stepping motor according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of the second amplifier circuit and its surrounding parts, and FIG. is a diagram for determining the lead angle, Figure 4 is a diagram showing an example of a table for determining the stator coil to be excited from the rotor position and lead angle, and Figure 5 is the excitation of each winding when the excitation state is determined. It is a figure showing a state. A--first amplifier circuit, A2-- second amplifier circuit,
CIIT...Counting circuit, To/0/...Digital/analog conversion circuit, E...Encoder, F/V...Frequency/voltage conversion circuit QO...Duty ratio change switch/7chi Ql- QIO
...Swifter, SH...Stepping motor, SO...Excitation sequence determination circuit. Figure 3■ Figure 4
Claims (2)
き励磁電流を決定し供給する第1の増幅回路と、ロータ
位置信号とロータ回転方向と回転方向指令信号と速度差
極性信号とロータ回転速度信号と回転/停止信号に基づ
きリード角を決定しリード角に基づき励磁されるべきス
テータコイルを決定する励磁シーケンサ回路と、励磁シ
ーケンサ回路からの制御信号に基づきステータコイルの
励磁回路を断続することにより第1の増幅で設定された
電流をステータコイルに供給する第2の増幅回路を用い
ることを特徴とするステッピングモータの閉ループ制御
方法。(1) A first amplifier circuit that determines and supplies an excitation current based on a rotational direction command signal and a rotor rotational speed signal, a rotor position signal, a rotor rotational direction, a rotational direction command signal, a speed difference polarity signal, and a rotor rotational speed signal. and an excitation sequencer circuit that determines the lead angle based on the rotation/stop signal and determines the stator coil to be excited based on the lead angle; 1. A closed-loop control method for a stepping motor, characterized by using a second amplification circuit that supplies a current set by the first amplification to a stator coil.
置に対応するロータ位置信号を発生するエンコーダと、
ロータ位置信号からロータ回転速度を検出するロータ回
転速度検出回路と、ロータ位置信号からロータの回転方
向を検出するロータ回転方向検出回路と、設定位置信号
とロータ位置信号の偏差に基づき回転方向指令信号を発
生する回転方向指令信号発生回路と、設定回転速度とロ
ータ回転速度の差に対応する速度差極性信号を発生する
速度差極性信号発生回路と、ステッピングモータの回転
/停止を指令する回転/停止信号発生回路と、回転方向
指令信号とロータ回転速度信号に基づき励磁電流を決定
し供給する第1の増幅回路と、ロータ位置信号とロータ
回転方向と回転方向指令信号と速度差極性信号とロータ
回転速度信号と回転/停止信号に基づきリード角を決定
しリード角に基づき励磁されるべきステータコイルを決
定する励磁シーケンサ回路と、励磁シーケンサ回路から
の制御信号に基づきステータコイルの励磁回路を断続す
ることにより第1の増幅で設定された電流をステータコ
イルに供給する第2の増幅回路を備えることを特徴とす
るステッピングモータの閉ループ制御回路。(2) an encoder coupled to the shaft of the stepping motor and generating a rotor position signal corresponding to the rotor position;
A rotor rotation speed detection circuit that detects the rotor rotation speed from the rotor position signal, a rotor rotation direction detection circuit that detects the rotor rotation direction from the rotor position signal, and a rotation direction command signal based on the deviation between the set position signal and the rotor position signal. a rotational direction command signal generation circuit that generates a rotational direction command signal generation circuit, a speed difference polarity signal generation circuit that generates a speed difference polarity signal corresponding to the difference between the set rotational speed and the rotor rotational speed, and a rotation/stop signal generation circuit that generates a speed difference polarity signal that corresponds to the difference between the set rotational speed and the rotor rotational speed. a signal generation circuit, a first amplifier circuit that determines and supplies an excitation current based on a rotational direction command signal and a rotor rotational speed signal, a rotor position signal, a rotor rotational direction, a rotational direction command signal, a speed difference polarity signal, and a rotor rotation. An excitation sequencer circuit that determines a lead angle based on a speed signal and a rotation/stop signal and determines a stator coil to be excited based on the lead angle, and an excitation circuit for the stator coils that is switched on and off based on a control signal from the excitation sequencer circuit. A closed-loop control circuit for a stepping motor, comprising a second amplification circuit that supplies a current set by the first amplification to a stator coil.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25854788A JPH02106199A (en) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | Method and circuit for controlling closed loop of stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25854788A JPH02106199A (en) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | Method and circuit for controlling closed loop of stepping motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02106199A true JPH02106199A (en) | 1990-04-18 |
Family
ID=17321747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25854788A Pending JPH02106199A (en) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | Method and circuit for controlling closed loop of stepping motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02106199A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5663624A (en) * | 1992-03-05 | 1997-09-02 | Hewlett-Packard Company | Closed-loop method and apparatus for controlling acceleration and velocity of a stepper motor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59165993A (en) * | 1983-03-11 | 1984-09-19 | Nec Corp | Positioning controller |
| JPS6392297A (en) * | 1986-10-03 | 1988-04-22 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | Rotation controller for step motor |
-
1988
- 1988-10-14 JP JP25854788A patent/JPH02106199A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59165993A (en) * | 1983-03-11 | 1984-09-19 | Nec Corp | Positioning controller |
| JPS6392297A (en) * | 1986-10-03 | 1988-04-22 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | Rotation controller for step motor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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