JPH03198679A - モータ制御装置における定常域到達検出装置 - Google Patents

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〉 この発明は、モータ制御装置における定常域到達検出装
置に関する。

〈発明の背景〉 モータが過渡応答域から定常域に達した後に、モータを
一定速度に保つための制御として、ＰＬＬ（ｐ・ｈａｓ
ｅ−１ｏｃ、ｋｅ’、ｄ　Ｉｏ−ｏｐ）制御が公知であ
る。

また、本出願人の先願に係るＰＷＭ（パルス幅変調）信
号による制御方法かある。この制御方法は、目標速度と
検出速度との速度差に比例した制御成分と、目標速度信
号と検出速度信号との位相差に比例した制御成分とに基
づいてＰＷＭ信号を得て、モータ速度を制御するもので
ある。

上述の各制御方法は、モータが定常域に達した後の定速
制御として十分に効果を発揮する。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、モータの回転速度を定常域まで立上げる過渡
応答域においては、一般に、目標速度と検出速度との速
度差に比例した電圧をモータに印加する比例制御が行わ
れる。そして、検出速度が目標速度の所定パーセント、
たとえば９５％以内に達したことによりモータ回転速度
が定常域に達したと判定されたり、前回の検出速度と今
回の検出速度とに基づいて加速成分を算出し、その値に
よってモータ回転速度が定常域に達したと判定されてい
た。

ところが、検出速度が目標速度の所定パーセント（たと
えば９５％）以内に達したことによりモータ回転速度が
定常域に達したと判定する仕方では、たとえば負荷が設
定値よりも大きい場合には目標速度よりも低い速度（た
とえば目標速度の９０％の速度）で速度か落着いてしま
い、いつまでたっても定常域に達したと判定されない場
合があった。

また、加速度を算出してその値により定常域に達したか
否かを判定する仕方では、過渡応答域であっても、ノイ
ズや振動等により加速度成分がほぼ０になったと判定さ
れることがあり、定常域に入ったと誤判断されることが
あった。

そして、前者のように、モータの回転速度が定常域に達
したと判定されない場合には、ＰＬＬ制御や本出願人の
考案した比例成分と位相差成分とに基づ＜ＰＷＭ信号に
よる制御に入ることができない。

また、後者のように、誤判断により、過渡応答域にある
にも拘らず定常域に達したと判定された場合は、ＰＬＬ
制御等に移っても、正常な制御を行えない。

よって、モータ制御装置においては、モータ回転速度が
過渡応答域から定常域に達したことが正確に検出できる
ことが必要である。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、
モータ回転速度が定常域に達したことを正確に検出でき
るモータ制御装置における定常域到達検出装置を提供す
ることを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 この発明は、モータ回転速度が指令速度に等しくなるよ
うに、モータをフィードバック制御するモータ制御装置
において、所定タイミングごとに、モータ回転速度に関
するデータを算出する手段、モータ回転速度に関するデ
ータを、所定の複数回分、新しいもの順に記憶できる記
憶エリアを有し、モータ回転速度に関するデータが算出
されるごとに、すでに記憶されているデータを順次１つ
ずつシフトしかつ今回算出されたデータを最新データ記
憶エリアに記憶する記憶手段、最新のデータが、記憶手
段に記憶されている複数回分のデータのうち、大小中央
に相当するデータに対して所定範囲内であるか否かを判
別する第１判別手段、第１判別手段によって、最新のデ
ータは大小中央に相当するデータに対して所定範囲内で
あると判別されたときに、記憶手段に記憶されている複
数回分のデータのうちの最大データと最小データとの差
を算出する手段、および最大データと最小データとの差
が、予め定められた値以下か否かを判別し、差が予め定
められた値以下のときに、モータ回転速度が定常域に達
したと判定する第２判別手段を備えているモータ制御装
置における定常域到達検出装置である。

く作用〉 所定タイミングごとに、モータ回転速度に関するデータ
が算出される。

モータ回転速度に関するデータが算出されると、記憶手
段にすでに記憶されている過去所定回数分のデータが順
次１つずつシフトされかつ今回算出されたデータが最新
データ記憶エリアに記憶される。

次に、最新のデータが、記憶手段に記憶されている過去
所定回数のデータのうち大小中央に相当するデータに対
して所定範囲内であるか否かが判別される。

最新のデータが、大小中央に相当するデータに対して所
定範囲内であると判別されると、記憶手段に記憶されて
いる所定回数のデータのうちの最大データと最小データ
との差が算出される。

そして、最大データと最小データとの差が、予め定めら
れた値以下か否かが判別され、その差が予め定められた
値以下のときに、モータ回転速度が定常域に達したと判
定される。

〈実施例〉 以下には、この発明の一実施例として、複写機の光学系
（照明ユニットおよび反射ミラー）駆動用のＤＣサーボ
モータの制御回路に適用する場合を例にとって説明をす
る。

第１図は、複写機の光学系を駆動するためのＤＣサーボ
モータの制御回路の構成例を示すブロック図である。こ
の制御回路では、ＤＣサーボモータへの印加電圧として
ＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）信号が使用されている。

このＤＣサーボモータ１０は永久磁石フィールド形であ
って、ドライバ部１１によって回転駆動され、光学系１
７を移動させる。

サーボモータ１０の回転軸にはロークリエンコーダ１２
が連結されている。ロークリエンコーダ１２は、既に公
知の通り、サーボモータ１０が予め定める微小角度回転
するごとに速度検出パルスを出力するものである。この
実施例のロークリエンコーダ１２からは、互いに周期が
等しくかつ位相が９０度ずれたＡ相とＢ相の速度検出パ
ルス（速度検出信号）が出力され、サーボモータ］０が
１回転することにより、各相、たとえば２００個の速度
検出パルスが出力される。

ロークリエンコーダ１２から出力される速度検出パルス
は、エンコーダ信号入力部１３へ与えられる。エンコー
ダ信号入力部１３は、後に詳述するように、ロータリエ
ンコーダ１２から与えられる速度検出パルスに基づいて
、サーボモータ１０の回転速度を検出するための回路で
ある。エンコーダ信号入力部１３・の出力は制御部１４
へ与えられる。

制御部１４には、ＣＰＵ、プログラムなとが記憶された
ＲＯＭ、必要なデータを記憶するＲＡＭなどが備えられ
ており、指令速度と検出速度との差の算出処理、定常域
到達判別処理、速度指令信号と速度検出信号との位相差
の算出処理、サーボモーター０を制御するためのＰＷＭ
データの算出処理などを行う。

制御部１４には、複写機本体の制御部（図示せず）から
、動作指令信号および速度指令信号（速度指令クロック
）が与えられる。速度指令クロックは速度指令信号入力
部１５で信号処理されてから制御部１４へ与えられる。

制御部１４は、各入力信号に基づいて演算処理を実行し
、ＰＷＭデータを算出してＰＷＭユニット１６へ与える
と共に、前述したドライバ部１１ヘドライバ部駆動信号
を与える。

ＰＷＭユニット１６は、制御部１４から与えられるＰＷ
Ｍデータに応じたパルス幅（出力デユーティ）のＰＷＭ
信号を発生するためのユニットである。ＰＷＭユニット
１６から出力されるＰＷＭ信号によってサーボモータ１
０の回転速度が制御される。また、ドライバ部駆動信号
は、サーボモータ１０の回転方向を決めたり、ブレーキ
ングしたりする。

ところで、サーボモータ１０を所望の指令速度で回転さ
せるためには、前提として、サーボモータ１０の回転速
度を正確に検出する必要がある。

そこで、この制御回路では、エンコーダ信号入力部１３
の構成を第２図のようにし、かつ制御部１４による信号
読出しを工夫して、正確な速度検出か行えるようにされ
ている。

第２図を参照して説明すると、エンコーダ信号人力部１
３には、ロークリエンコーダ１２から送られてくるＡ相
の速度検出パルスの立上りを検出する立上り検出回路１
３１、基準クロックをアップカウントするたとえば１６
ビツト構成のフリーランニングカウンタ１３３および立
上り検出回路０ １３１の立上り検出出力をキャプチャ信号とし、該キャ
プチャ信号をトリがとしてフリーランニングカウンタ１
３３のカウント数を読取保持するキャプチャレジスタ１
３４が備えられている。

基準クロックは、第１図に示す回路全体の動作タイミン
グの基準となる基準クロックであり、回路がマイクロコ
ンピュータで構成されている場合はマシンクロックが利
用される。また、そのような基準クロックがない場合、
基準クロック発生回路を設けてもよい。

エンコーダ信号入力部１３には、さらに、アップダウン
検出部１３５およびアップダウンカウンタ１３６が備え
られている。アップダウン検出部１３５は、立上り検出
回路１３１からＡ相の速度検出パルスの立上り検出出力
が与えられた時にＢ相の回転パルスのレベルを判断し、
Ｂ相の回転パルスがハイレベルかローレベルかによって
、サーボモータ１０（第１図）が正転しているか逆転し
ているかを判別するものである。アップダウンカウンタ
１３６は、アップダウン検出部１３５の判１ 別出力に基づいて、立上り検出回路１３１の検出出力を
アップカウントまたはダウンカウントするものである。

次に、第２図の回路の動作説明をする。

キャプチャレジスタ１３４の内容は、キャプチャ信号、
すなわちＡ相の速度検出パルスの立上りが検出されるご
とに更新されていく。また、アップダウンカウンタ１３
６は、速度検出パルスの立上り検出回数、言い換えれば
速度検出パルス数をカウントする。

それゆえ、所定のサンプル時間ΔＴ内において、アップ
ダウンカウンタ１３６で、回転パルスがｎ個カウントさ
れ、その間にフリーランニングカウンタ１３３てカウン
トされる基準パルスのカウント数を計測すれば、それに
基づいて回転数Ｎを算出することができる。

つまり、サーボモータ１０の回転数Ｎ［ｒｐｍ］は、基
準クロックの周波数をｆ［Ｈｚ］、サーボモータ１０が
１回転することによりロータリエンコーダ１２から出力
されるＡ相の回転パルス数を２ Ｃ［ｐｐｒ］、今回のキャプチャレジスタ１３１の内容
をＣＰＴ、、前回のキャプチャレジスタ１３１の内容を
ＣＰＴ、、前回のキャプチャレジスタ１３１の内容をＣ
ＰＴ、、、、、とすると、（１） て算出することができる。

ここで、式（１）は、基準クロック周波数ｆと回転パル
ス数Ｃとが定数であるから、 − Ａ ＣＰＴ、、−ＣＰＴ。

Ａ （２） 但し、Ａ：、！−Ｘ６０ Ｘ　：　　ＣＰＴ、　　　ＣＰＴｎ−＋となる。

第３図は、制御部１４がキャプチャレジスタ１３ ３４およびアップダウンカウンタ１３６の内容をサンプ
ル時間Δｔごとに読出して回転数Ｎを算出するための回
転数検出処理手順を示している。

サンプル時間Δｔは、 Δｔ≧Ｘ＝ＣＰＴ、　　ＣＰＴ、ｌ−＋・・・（３）を
満足する適当な時間が設定されている。

次に、第２図および第３図を参照して説明をする。

制御部］４は、内部タイマが一定のサンプル時間Δｔに
達するごとに（ステップＳ１）、タイマがリセットされ
（ステップＳ２）、キャプチャレジスタ１３４およびア
ップダウンカウンタ１３６の内容を読出す（ステップＳ
３）。

そして、今回読出したキャプチャレジスタ１３４のカウ
ント数ＣＰＴ、から、すてに記憶されている前回読出し
たキャプチャレジスタ１３４のカウント数ＣＰＴ□−１
を減じることにより、１サンプル時間Δを内の基準クロ
ック数Ｘが求められた後、ＣＰＴ、が記憶される（ステ
・ツブＳ４）。

また、今回読出したアップダウンカウンタ１３４ ６のカウント数ＵＤＣ，から、すでに記憶されている前
回読出したアップダウンカウンタ１３６のカウント数Ｕ
ＤＣ，−＋を減じることにより、１サンプル時間Δを内
の回転パルス数ｎが求められた後、ＵＤＣゎが記憶され
る（ステップＳ５）。

その後、上述した式（２）に基づいて、サーボモータ１
０の回転数Ｎか求められる（ステップＳ６）。

次に、速度指令信号入力部１５について詳しく説明をす
る。

第４図は、速度指令信号人力部１５の具体的な構成例を
示すブロック図である。速度指令信号入力部１５には、
速度指令クロックの立上りを検出するための立上り検出
回路１５１、基準クロックをアップカウントするフリー
ランニングカウンタ１５２、立上り検出回路１５１の立
上り検出出力をキャプチャ信号とし、該キャプチャ信号
をトリガとしてフリーランニングカウンタ１５２のカウ
ント数を読取保持するキャプチャレジスタ１５３および
立上り検出回路１５１の出力パルスをアラ５ プカウントするためのアップカウンタ１５４か備えられ
ている。

フリーランニングカウンタ１５２は、たとえば１６ビツ
ト構成のカウンタである。このフリーランニングカウン
タ１５２は、前述したエンコーダ信号人力部１３のフリ
ーランニングカウンタ１３３と共用してもよい。

この回路の動作は、次の通りである。

装置本体側、たとえば複写機本体の制御側マイクロコン
ピュータから出力される速度指令クロックは立上り検出
回路１５１へ与えられ、立上り検出回路１５１において
該速度指令クロックの立上りが検出される。立上り検出
回路１５１の出力はキャプチャ信号としてフリーランニ
ングカウンタ１５２へ与えられるので、キャプチャレジ
スタ１５３の内容は、速度指令クロックの立上りに応答
して更新されていく。よって、ある立上り検出信号に基
づいてキャプチャレジスタ１５３の内容を読出し、次の
立上り検出信号に基づいてキャプチャレジスタ１５３の
内容を読出して、その差を求６ めれば、速度指令クロック１周期におけるフリーランニ
ングカウンタ１５２のカウント数を計測することができ
る。つまり、指令速度となる回転数Ｎｏを得ることがで
きる。

なおこの実施例では、キャプチャレジスタ１５３の内容
が更新されるごとに、更新後のカウント数と更新前のカ
ウント数との差のカウント数を求めるというやり方では
なく、より検出精度を向上させるために、エンコーダ信
号入力部１３におけるキャプチャレジスタ１５３のカウ
ント数読出しと同様の読出方法がとられている。

すなわち、制御部１４は、所定のサンプル時間Δｔごと
にキャプチャレジスタ１５３の内容およびアップカウン
タ１５４の内容を読出し、キャプチャレジスタ１５３に
おける今回読出したカウント数と前回読出したカウント
数との差を求め、その差を、アップカウンタにおける今
回読出したカウント数から前回読出したカウント数との
差で除算することで、速度指令クロック１周期内におけ
るより正確な基準クロック数を求めるようにして７ いる。

第５図は、制御部１４による速度指令クロックと速度検
出パルスとの位相差算出処理手順を示している。

まず、エンコーダ信号人力部１３の立上り検出回路１３
１によって速度検出パルスの立上りが検出されると（ス
テップ５１１）、フリーランニングカウンタ１３３のカ
ウント値が読込まれ、その値が位相比較値ＰＤＴ、とじ
て記憶される（ステップ５１２）。フリーランニングカ
ウンタ１３３は、モータ制御開始時から基準クロックの
カウントを開始しているので、位相比較値ＰＤＴｎの値
は、モータ制御開始時から今回のパルス立上り検出時点
までの時間に応じた値となる。

次に、位相基準値ＰＰＩ、が、次式により計算されかつ
記憶される（ステップ８１３）。

Ｐ　Ｐ　Ｉ、、＝Ｐ　Ｐ　Ｉ　（ｎ−１１＋ｓｐ　Ｄ　
　　−（４）ここで、 ＰＰ　Ｉ　（ｆｉ−１）　　’前回記憶された位相基準
値ＳＰＤ　　　　：速度指令クロック１周期間の基８ 準クロック数（ＳＰＤは固定値 である。） である。

ただし、Ｐ　Ｐ　Ｉ　ｏ−１１の初期値は、零であるた
め、上記ステップＳｌｌで、モータ制御開始後第１回目
の速度検出パルスの立上りが検出されたときに対応する
位相基準値ＰＰＩ、の値は、ＳＰＤとなる。

この後、位相差ＰＨＤＴが次式により算出されかつ記憶
される（ステップ５１４）。

ＳＰＤ そして、以上の処理が繰返される。すなわち、速度検出
パルスの立上りが検出されるごとに（ステップ５１１）
、フリーランニングカウンタ１３３のカウント値の読込
みおよび位相比較値ＰＤＴ。の更新（ステップ５１２）
、位相基準値ＰＰＩ。の計算および更新（ステップ８１
３）ならびに位相差ＰＨＤＴの算出（ステップ５１４）
が繰返し行われる。

９ モータ制御開始後、ステップＳｌｌて、第２回目の速度
検出パルスの立上りが検出されたときには、ステップ３
１３で算出される位相基準値ＰＰ１、の値は２ＳＰＤと
なり、第３回目の速度検出パルスの立上りが検出された
ときには３ＳＰＤとなる。つまり、ステップ８１３で算
出される位相基準値ＰＰＩｎの値は、モータ制御開始時
から今回の速度検出パルス立上り時点までの間に出力さ
れた速度検出パルス総数とＳＰＤとの積値になる。

ＳＰＤは、速度指令クロックの周期に応じた固定値であ
るから、ステップ８１３で算出される位相基準値ＰＰ　
Ｉ、は、モータ制御開始時から今回立上りが検出された
速度検出パルスに対応する速度指令クロックの立上がり
時点までの時間に応じた値となる。

そして、モータ制御開始時から今回の速度検出パルスの
立上り検出時点までの時間に応じた値（位相比較値ＰＤ
Ｔ、）と、モータ制御開始時から今回立上りが検出され
た速度検出パルスに対応する速度指令クロックの立上が
り時点までの時間０ に応じた値（位相基準値ＰＰＩ、）との差を、速度指令
クロックの周期に応じた値（ＳＰＤ）で除することによ
り、位相差ＰＨＤＴが求められている。よって、速度指
令クロックと速度検出パルスとの位相差が、速度指令ク
ロックの１周期以上である場合でも、その位相差ＰＨＤ
Ｔが正確に検出される。

次に、制御部１４から出力されるＰＷＭデータの算出方
法について説明する。

サーボモータ１０の回転速度Ｎを指令速度Ｎ。

に追従させるためにサーボモータ１０に出力すべき電圧
ＶＯは、速度差ΔＮ　（＝Ｎｏ−Ｎ）による制御電圧を
Ｖｌ、位相差ＰＨＤＴによる制御電圧をＶ２とすると、
次式で表わされる。

ＶＯ−Ｖ１＋Ｖ２　　　　　　　　　−（６）位相差Ｐ
ＨＤＴによる制御電圧ｖ２は、予め定められた制御電圧
■２の最大値をＶ２ｍａｘとすると、次のようにして求
められる。

（Ａ）速度制御開始時から定常域までの立上り時の場合 １ （ａ）位相差が３周期より小さい場合 （−３＜ＰＨＤＴ＜＋３） Ｖ２＝　（Ｖ２ｎａｘ　／３）　　・ＰＨＤＴ・・・　
（７） （ｂ）位相差が３周期以上でありかつ速度検出信号の位
相が速度指令信号の位相より進んでいる場合 （ＰＨＤＴ≦−３） Ｖ２−−Ｖ２ｍａｘ　　　　　　　　　　・（８）（Ｃ
）位相差が３周期以上でありかつ速度検出信号の位相が
速度指令信号の位相より遅れている場合 （ＰＨＤＴ≧＋３） Ｖ２−＋Ｖ２ｍａｘ　　　　　　　　　　−（９）従っ
て、位相差ＰＨＤＴと、制御電圧ｖ２との関係は、第６
図に示される関係になる。

（Ｂ）定常域の場合 （ａ）位相差が１周期よ７り小さい場合（−１＜ＰＨＤ
Ｔ＜＋１） Ｖ２−Ｖ２ｍａｘ　ΦＰＨＤＴ　　　　　−＝　（１０
）２ （ｂ）位相差が１周期以上でありかつ速度検出信号の位
相が速度指令信号の位相より進んでいる場合 （ＰＨＤＴ≦−１） Ｖ２＝−Ｖ２ｍａｘ　　　　　　　　　−（１１）（ｃ
）位相差が１周期以上でありかつ速度検出信号の位相が
速度指令信号の位相より遅れている場合 （ＰＨＤＴ≧＋１） Ｖ２−＋Ｖ２ｍａｘ　　　　　　　　　−（１２）従っ
て、位相差ＰＨＤＴと、制御電圧ｖ２との関係は、第７
図に示される関係にな−る。

モータ制御開始後、速度が立上って定常域に達するまで
は、上式（７）〜（９）に基づいて■２が算出され、定
常域に達すると上式（１０）〜（１２）に基づいてｖ２
が算出される。従って、モータ制御開始後、定常状態に
なるまでの立上り時には、位相差に対する制御電圧が比
較的低く、定常時には、位相差に対する制御電圧が比較
的高くなる。この結果、立上り時にモータ回転速度が３ 指令速度よりもかなり速い速度まで上がってしまうのを
防止できるとともに、定常時に速度の追従性をよくでき
、サーボモータ１０の脱調を防止することができる。

第８図は、速度が定常域に達したことを検出するための
制御部１４による定常域到達検出処理を示し、第９図は
、この処理に用いられる２種類のメモリＭ１およびＭ２
を示している。

第９図において、メモリＭ１は、５回分の回転数データ
を新しいものから順番に記憶するためのものであり、新
しい回転数データを記憶するためのエリアから古い回転
数データを記憶するためのエリアに向って、順に、５つ
の記憶エリアＥ１〜Ｅ５が備えられている。すなわち、
Ｅｌに今回（最新）の回転数データＮ、（ｎは自然数で
あり、回転数データが算出されるごとに、１．　２．　
３゜・・・と増加していく。）が、Ｅ２に前回の回転数
データＮ。−１，が、Ｅ３に２回前の回転数データＮ（
ｎ−２）が、Ｅ４に３回前の回転数データＮ（１１−３
１が、Ｅ５に４回前の回転数データＮ。−４，が、そ４ れぞれ記憶される。

メモリＭ２は、メモリＭ１に記憶された５つの回転数デ
ータＮ０〜Ｎ（１１−４１をソーティング、すなわち大
きいもの順に並べ替えるためのメモリで、５つの記憶エ
リアＥｌｌ〜Ｅ１５を有している。

メモリＭ１に記憶された５つの回転数データＮゎ〜Ｎ（
。−４）がソーティングされた場合、メモリＭ２のエリ
アＥｌｌに、たとえば５つの回転数データＮ、〜Ｎ（。

−４，のうち最大のものが、エリアＥ１２に２番目に大
きいものが、エリアＥ１３に３番目に大きいものが、エ
リアＥ１４に４番目に大きいものが、エリアＥ１５に最
小のものが、それぞれ記憶される。従って、ソーティン
グが行われると、エリアＥ１３には、メモリＭ１に記憶
された５つの回転数データのうち、大小中央に相当する
回転数データか記憶される。

なお、メモリＭ１およびＭ２は、５回分の回転数データ
記憶用とせず、３以上で、好ましくは奇数の任意の複数
個の回転数データ記憶用であればよい。

５ 第８図に示す定常域到達検出処理は、たとえば第３図の
回転数検出処理のステップＳ６で、回転数Ｎが算出され
るごとに行われる。

回転数Ｎが算出されると、メモリＭ１に記憶されている
５つの回転数データＮ。−Ｎ（Ｉ＋−４）がシフトされ
る（ステップ５２１）。この結果、それまでのデータＮ
７は前回の回転数データＮ。−１゜としてエリアＥ２に
、それまでのデータＮ（ｆｆｉ−１１は２回前の回転数
データＮ（Ｉ＋−２１としてエリアＥ３に、それまでの
データＮ。−２，は３回前の回転数データＮ。−３，と
してエリアＥ４に、それまでのデータＮｔｎ−３１は４
回前の回転数データＮ（ｆｉ−４、としてエリアＥ５に
記憶され、最古データであるそれまでのデータＮ。−４
，（５回前の回転数データ）は記憶されなくなる。

また、今回算出された最新の回転数データＮ。

がエリアＥ１に記憶される（ステップ５２２）。

次に、最新の回転数データＮ７を含むメモリＭ１に記憶
されている５つの速度データＮ。−Ｎ。

４、がソーティングされ、メモリＭ２のエリアＥ６ １１〜Ｅ１５には、５つの回転数データＮｎ〜Ｎ（ｎ−
４１が、大きい順に記憶される（ステップ５２３）。こ
の結果、エリアＥ１３には、５つの回転数データＮ７〜
Ｎ、。−４，のうち大小中央に相当する回転数データ（
これを「中央データＮ、」と呼ぶことにする）が記憶さ
れる。

次に、メモリＭ１のエリアＥ１に記憶されている今回の
回転数データＮ１が、メモリＭ１のエリアＥ１３に記憶
されている中央データＮ□と比較され、Ｎｏの一定範囲
内にあるか否かが判別される（ステップ５２４）。つま
り、最新の回転数データＮ。が次式で示される範囲内に
入っているか否かが判別される。

Ｎｍ　（１−α）≦Ｎ、≦Ｎ、（１＋β）・・・　（１
３） 但し、αおよびβは、実験または計算により予め設定さ
れたモータ回転速度が定常域に到達したことが正確に判
別できる値である。

つまり、このステップＳ２４では、今回の回転数データ
Ｎ。が、今回および過去４回分の５つの７ データのうちの大小中央に相当するデータＮ□の一定範
囲内に入っているか否かが判別される。

今回の回転数データＮゎが上式（１３）で示される範囲
内に入っていない場合には（ステップＳ２４でＮＯの場
合）、速度変化、つまり加速度が比較的大きく、モータ
回転速度が未だ立上り状態であると判断され、位相差Ｐ
ＨＤＴに対する制御電圧■２の関係式の切換えは行われ
ることなく、今回の処理は終了される。

今回の回転数データＮｎが上式（１３）で示される範囲
内に入っている場合にはくステップＳ２４でＹＥＳ）、
速度変化、つまり加速度が比較的小さく、速度が定常域
に到達したと一応判断される（第１段階目の判定がされ
る。）。

しかしながら、この様なやり方では、制御が開始されて
から定常域に達するまでの間に、速度検出信号に第１２
Ａ図において符号Ａで示すような振動が生じた場合、定
常域に達していないにもかかわらず、定常域に達したと
誤判定されてしまうことがある。

８ 第１２Ａ図の振動Ａを拡大して示す第１２Ｂ図を参照し
て説明すると、時点１ｎで回転数データＮ。が算出され
ると、時点ｔ。〜ｔｔｎ−４１の５回分のモータ回転速
度に関するデータＮ。−Ｎ（。−４、がメモリＭ１に記
憶されることになる。そうすると、最新データＮ、、は
これらのデータのうち大小中央に相当するデータになっ
てしまうため、第１段階の判定において、定常域に達し
たと誤判定されてしまう。

そこで、この実施例では、上述のような誤判定を防止す
るために、ステップＳ２５の判別がされる。

ステップＳ２５では、今回および過去４回分の５つのデ
ータのうちの最大データＮｍａｘ　　（メモリＭ２のエ
リアＥｌｌに記憶されている。）と最小データＮｍ１ｎ
　　（メモリＭ２のエリアＥ１５に記憶されている。）
との差（Ｎｍａｘ　−Ｎｍｊｎ　）が、予め定められた
所定範囲Ｗ内か否かが判別される。

最大データＮ　ｍａｘと最小データＮｌ１ｉｎとの差（
Ｎｍａｘ　−Ｎｍｉｎ　）が、所定範囲Ｗ内でなければ
、９ たとえば第１２Ａ図および第１２Ｂ図に示すような振動
が速度検出信号に生じているだけで、定常域には達して
いないと判断され、位相差ＰＨＤＴに対する制御電圧Ｖ
２の関係式の切換は行われることなく、今回の処理は終
了される。

最大データＮ　ｍａｘと最小データＮｒＬｌｉｎとの差
（Ｎｍａｘ　−Ｎｍｊｎ　）が、所定範囲Ｗ内であれば
、上記ステップＳ２４で速度が定常域に到達したとの判
断が、振動による誤判定でなかったと判定され、位相差
ＰＨＤＴに対する制御電圧ｖ２の関係式が、上式（１０
）〜（１２）で表わされるものに切換えられ（ステップ
５２６）、この処理は終了される。

この定常域到達検出処理では、今回および過去４回分の
５つのデータのうちの大小中央に相当するデータＮ、、
、の一定範囲内に、今回の回転数データＮ。が入ってい
るか否かが判定されることにより、モータ回転速度が定
常域に到達したか否かについての第１段階の判定がされ
るので、瞬間的な負荷変動、ノイズなどの影響で、速度
検出信号が０ −時的に大きく変化した場合でも、そのような影響を受
けた信号は比較判断に使われない。

また、今回の回転数データＮ。が、今回および過去４回
分の５つのデータのうちの最大データＮｍａｘと最小デ
ータＮｍｊｎとの差（Ｎｍａｘ　−Ｎｍｊｎ　）に対し
て予め定められた所定範囲Ｗ内か否かによって、モータ
回転速度が定常域に到達したか否かの第２段階の判定が
されるので、制御が開始してから定常域に達するまでの
間に、速度検出信号に振動か生じたとしても、定常域に
達したと誤判断されることはなく、定常域到達検出が正
確に行われる。

以上の制御において、ステップＳ２４の第１段階の判定
とステップＳ２５の第２段階の判定とが前後進になって
もよい。

速度差ΔＮによる制御電圧ｖ１は、次式で表わされる。

Ｖ１＝Ｒａ（ＧＤ２　　ΔＮＴＢＬ ９　　　＋Ｉｏ＋　　　　　１ ３７５ＫＴ　　　Δｔ　　　　　　　　Ｋ。

＋ＫｅＮ １ ＝ＲａＧＤ′・ＡＮ＋ＫｅＮ ３７５ＫＴ　　　Δｔ ＋Ｒａ　　（Ｉ　Ｏ＋ＴＢＬ／ＫＴ　）　　　　−（１
４）但し、 Ｒａ：アマチュア抵抗［Ωコ に□　：トルク定数［ｋｇｍ／Ａコ Ｋｅ：誘起電圧定数［Ｖ／ｒｐｍｌ Ｉｏ：無負荷電流［Ａ］ ＧＤ２　：負荷とモータによる慣性モーメント［ｋｇ　
ｍ２］ ＴＢＬ二摺動負荷［ｋｇｍ　］ である。

制御部１４は、サーボモータ１０の回転速度Ｎを検出し
く第３図のステップＳ６）、指令速度Ｎ０との速度差Δ
Ｎを算出するごとに、または位相差ＰＨＤＴを算出（第
５図のステップ５１４）するごとに、上式（６）〜（１
４）に基づいて、ＶＯを算出して、これに応じたＰＷＭ
データを出力する。このＰＷＭデータは、ＰＷＭユニッ
ト１６に送られ、ドライバ部１１を介して、サーボモー
２ 夕１０が制御される。

第１０図は、ＰＷＭユニット１６の具体的な構成例を示
すブロック図であり、第１１図はＰＷＭユニット１６の
動作を説明するためのタイミングチャートである。

ＰＷＭユニット１６には、セット信号発生部１６１と、
ＰＷＭデータレジスタ１６２と、ダウンカウンタ１６３
とＲＳフリップフロップ１６４とが備えられている。

セット信号発生部１６１は、一定の周期ごとにセット信
号を発生するものである。このセット信号発生部１６１
はたとえばリングカウンタで構成されており、一定数の
基準クロックを計数するごとにセット信号を発生するよ
うにされている。

ＰＷＭデータレジスタ１６２は、制御部１４から与えら
れるＰＷＭデータを保持するためのものである。制御部
１４から与えられるＰＷＭデータとは、前述した式（６
）によって求められた電圧データである。すなわち、式
（１４）の電圧Ｖ１を位相差データＰＨＤＴによる制御
電圧Ｖ２で補３ 正した電圧ｖＯである。このＰＷＭデータは、ＰＷＭユ
ニット１６から出力されるＰＷＭ出力信号のデユーティ
を決めるのに用いられる。

ダウンカウンタ１６３は、ＰＷＭ基準クロック（この実
施例では、ＰＷＭ基準クロックは、エンコーダ信号入力
部１３や速度指令信号入力部１５で用いられる基準クロ
ックが共用されている。）が与えられごとにダウンカウ
ントをし、設定された数を計測するとリセット信号を出
力するものである。

ＰＷＭユニット１６の動作は次のようになる。

セット信号発生部１６１からセット信号が出力されると
、ＰＷＭデータレジスタ１６２の内容、つまり制御部１
４から与えられたＰＷＭデータが、ダウンカウンタ１６
３にセットされ、また、セット信号によってフリップフ
ロップ１６４がセラ］・される。従って、フリップフロ
ップ］６４の出力、つまりＰＷＭ信号はハイレベルとな
る。

次に、ダウンカウンタ１６３．はＰＷＭ基準クロックに
基づいてダウンカウントを行い、設定され４ たカウント値が「０」になると、フリップフロップ１６
４ヘリセツト信号を与える。よって、フリップフロップ
１６４の出力はローレベルに反転する。

この結果、ＰＷＭユニット１６からは、ＰＷＭデータレ
ジスタ１６２で保持された値、つまり式（６）で算出さ
れた電圧データでデユーティが決められ、ＰＷＭ信号が
導出される。

この発明は、複写機の光学系制御用に限らず、ファクシ
ミリ装置の読取装置制御用モータや、その他の一般的な
モータ制御回路に採用できる。

また、この発明は、ＰＷＭ信号以外で印加電圧を算出す
る場合にも適用できる。

〈発明の効果〉 この発明は、以上のように構成されているので、負荷の
大小に拘らず、モータ回転速度が過度応答域から定常域
に達した時に、それを確実に検出できる。

また、瞬間的な負荷変動やノイズなどによって、速度検
出信号が一時的に悪影響を受けても、その５ 影響が判別結果に表われず、回転速度が、定常域に達し
たことを正確に検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例か適用された光学系駆動用
ＤＣサーボモータの駆動制御回路の電気的構成を示すブ
ロック図である。 第２図は、この発明の実施例に係るエンコーダ入力部の
電気的構成を示す回路ブロック図である。 第３図は、この発明の実施例における回転速度検出処理
手順を表わすフローチャートである。 第４図は、速度指令信号入力部の電気的構成例を示すブ
ロック図である。 第５図は、この発明の実施例における位相差検出処理手
順を表わすフローチャートである。 第６図は、速度立上り時に用いられる位相差ＰＨＤＴに
対する制御電圧Ｖ２の関係を表わすグラフである。 第７図は、定常時に用いられる位相差ＰＨＤＴに対する
制御電圧ｖ２の関係を表わすグラフである。 ６ 第８図は、この発明の実施例における定常域到達検出処
理手順を表わすフローチャートである。 第９図は、定常域到達検出処理に用いられる２つのメモ
リＭ１およびＭ２を示す図である。 第１０図は、ＰＷＭユニットの具体的な電気的構成を示
すブロック図である。 第１１図は、ＰＷＭユニットの動作を表わすタイミング
チャートである。 第１２Ａ図は、この発明の一実施例によって解決される
課題を説明するための図であって、速度検出信号に振動
が生じた場合における速度検出信号のタイムチャートで
ある。 第１２Ｂ図は、第１２Ａ図において符号Ａで示される振
動部分の拡大図である。 図において、１０・・・ＤＣサーボモータ、１１・・・
ドライバ部、１２・・・ロークリエンコーダ、１３・・
・エンコーダ信号入力部、１４・・・制御部、１５・・
・速度指令信号人力部、１６・・・ＰＷＭユニット、Ｍ
ｌ、Ｍ２・・・メモリ、を示す。 ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モータ回転速度が指令速度に等しくなるように、モ
   ータをフィードバック制御するモータ制御装置において
   、 所定タイミングごとに、モータ回転速度に関するデータ
   を算出する手段、 モータ回転速度に関するデータを、所定の複数回分、新
   しいもの順に記憶できる記憶エリアを有し、モータ回転
   速度に関するデータが算出されるごとに、すでに記憶さ
   れているデータを順次１つずつシフトしかつ今回算出さ
   れたデータを最新データ記憶エリアに記憶する記憶手段
   、 最新のデータが、記憶手段に記憶されている複数回分の
   データのうち、大小中央に相当するデータに対して所定
   範囲内であるか否かを判別する第１判別手段、 第１判別手段によって、最新のデータは大小中央に相当
   するデータに対して所定範囲内であると判別されたとき
   に、記憶手段に記憶されている複数回分のデータのうち
   の最大データと最小データとの差を算出する手段、およ
   び 最大データと最小データとの差が、予め定められた値以
   下か否かを判別し、差が予め定められた値以下のときに
   、モータ回転速度が定常域に達したと判定する第２判別
   手段、 を備えているモータ制御装置における定常域到達検出装
   置。