JPH03215180A - モータの回転速度制御装置 - 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】 く産業上の利用分野〉 この発明は、七ータの回転速度制御装置に関するもので
ある。

く発明の背景〉 たとえば複写機等の原稿読取装置における光学系駆動用
のサーボモー夕制御装置においては、光学系の移動に伴
ない摩擦抵抗等が変化してモータ負荷が変動しても、追
従性よくサーボモー夕を一定速度に保ち、光学系を一定
速度で移動させる必要がある。

従来は、サーボモータを一定速度に保つために、目標速
度と実際の検出速度との速度差に比例した電圧によって
、たとえば制御用のＰＷＭ信号を得る比例制御が行われ
ていた。

ところが、従来の比例制御だけでは、実際の検出速度を
目標速度に到達させるまでの時間が長くなり、追従性が
良くないという欠点があった。

そこで、本出願人は、指令速度と検出速度との速度差を
求めるとともに、指令速度信号と検出速度信号との位相
差を求め、速度差による比例制御信号を位相差成分によ
って補正することにより、追従性よくモータを制御でき
る装置を開発し、特許出願した。

本出願人が開発した上記装置では、位相差は、例えば、
次のようにして検出される。

すなわち、速度指令パルスの立上りを検出し、この立上
り検出ごとに、基準時点からその立上り検出時点までの
時間Ｔ１を算出して記憶する。一方、速度検出パルスの
立上りを検出し、この立上り検出ごとに、基準時点から
その立上り検出時点までの時間Ｔ２を算出して記憶する
。

そして、比較タイミングごとに、その時点で記憶されて
いるＴ１とＴ２との差を算出し、その算出結果（ＴＩ−
７２）を速度指令パルスの周期で除算することにより、
位相差を求める。

く発明か解決しようとする課題〉 このやり方によれば、速度指令パルスの立上り検出ごと
に、基準時点からその立上り検出時点までの時間Ｔ１が
更新され、速度検出パルスの立上り検出ごとに、基準時
点からその立上り検出時点までの時間Ｔ２が更新され、
比較タイミングごとにその差（ＴＩ−Ｔ２）が求められ
ているため、実際の位相差か速度指令パルスの１周期分
を越えた場合でも、算出結果は１周期以内の値となって
しまう。

より具体的に、第１０図を参照して説明する。

速度検出パルスの位相がたとえば遅れたとする。

この時、速度指令パルスに対する遅れ位相（位相差）が
速度指令パルスの１周期以内の場合（第１０図のＡおよ
びＢ）には、速度指令パルスの所定番目のパルス、たと
えばパルスＰ１の立上りが検出され、次にこれに対応す
る速度検出パルスＱ１の立上がりが検出されるので、比
較すべき対応するパルスＰ１とＱ１とに基づいて、位相
差Ａが算出される。

しかしながら、位相差が速度指令パルスの１周期分を越
えた場合には、たとえば速度指令パルスの所定番目のバ
ルスＰ３が検出され、これに対応する速度検出パルスＱ
３の立上がりが検出される前に、速度指令パルスの次の
パルスＰ４の立上がりが検出されてしまうことがある。

そしてこのような場合には、比較すべき対応するバルス
Ｐ３とＱ３とではなく、Ｐ４とＱ３とに基づいて位相差
Ｄか算出されてしまい、実際の位相差（Ｐ３とＱ３とに
基づく位相差）Ｃが算出されないという事態が生じる。

このような事態は、理想的なモータの回転速度制御を困
難にする恐れがある。

そこでこの発明は、速度指令パルスと速度検出パルスと
の位相差が速度指令パルス１周期分以上になった場合で
も、実際の位相差を正確に検出でき、追従性の良い回転
速度制御が可能なモータの回転速度制御装置を提供する
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、指令速度と検出速度との速度差に基づく速
度差制御値と、速度指令パルスと速度検出パルスとの位
相差に基づく位相差制御値とに基づいて、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の回転速度制御装置であって、所定
数の速度検出パルスが出力されるごとに、基準時点から
最新の速度検出パルスが出力されるまでの時間を算出す
るとともに、基準時点から、最新の速度検出パルスに対
応する速度指令パルスが出力されるまでの時間を、基準
時点からの速度検出パルスの出力総数および速度指令パ
ルスの周期に基づいて算出する時間算出手段、算出手段
によって算出された基準時点から最新の速度検出パルス
が出力されるまでの時間、基準時点から最新の速度検出
パルスに対応する速度指令パルスが出力されるまでの時
間および速度指令パルスの周期に基づいて、速度検出パ
ルスと速度指令パルスとの位相差を算出する第１位相差
算出手段、速度検出パルスの位相が、速度指令パルスに
対して、該指令パルスの１周期分以上の予め定める時間
以上遅れた場合、基準時点から最新の速度検出パルスが
出力されるまでの時間、基準時点から最新の速度検出パ
ルスに対応する速度指令パルスの１つ前の速度指令パル
スが出力されるまでの時間および速度指令パルスの周期
に基づいて、速度検出パルスと速度指令パルスとの位相
差を算出し直し、また、速度検出パルスの位相が、速度
指令パルスに対して、該指令パルスの１周期分以上の予
め定める時間以上進んだ場合、基準時点から最新の速度
検出パルスが出力されるまでの時間、基準時点から最新
の速度検出パルスに対応する速度指令パルスの１つ後の
速度指令パルスが出力されるまでの時間および速度指令
パルスの周期に基づいて、速度検出パルスと速度指令パ
ルスとの位相差を算出し直す第２位相差算出手段、なら
びに、速度検出パルスの位相が速度指令パルスに対して
予め定める時間以上ずれていない場合においては、第１
位相差算出手段の算出値に基づく位相差制御値を出力し
、位相が前記予め定める時間以上ずれている場合におい
ては、第２位相差算出手段の算出値に基づく位相差制御
値を出力する位相差制御値出力手段、を含むことを特徴
とするモータの回転速度制御装置である。

く作用〉 この発明によれば、モータの回転速度に比例した速度検
出パルスが所定数、たとえば１つ出力されるごとに、基
準時点から最新の速度検出パルスか出力されるまでの時
間が算出される。

また、基準時点から最新の速度検出パルスに対応する速
度指令パルスが出力されるまでの時間が、基準時点から
の速度検出パルスの出力総数および速度指令パルスの周
期に基づいて算出される。

そして、算出手段によって算出された基準時点から最新
の速度検出パルスが出力されるまでの時間、基準時点か
ら最新の速度検出パルスに対応する速度指令パルスが出
力されるまでの時間および速度指令パルスの周期に基づ
いて、速度検出パルスと速度指令パルスとの位相差が正
確に算出される。

また、速度検出パルスの位相が、速度指令パルスに対し
て、該指令パルスの１周期分以上の予め定める時間以上
遅れた場合、基準時点がら最新の速度検出パルスが出力
されるまでの時間、基準時点から最新の速度検出パルス
に対応する速度指令パルスの１つ前の速度指令パルスが
出力されるまでの時間および速度指令パルスの周期に基
づいて、速度検出パルスと速度指令パルスとの位相差が
算出し直しされる。

さらにまた、速度検出パルスの位相が、速度指令パルス
に対して、該指令パルスの１周期分以上の予め定める時
間以上進んだ場合、基準時点から最新の速度検出パルス
が出力されるまでの時間、基準時点から最新の速度検出
パルスに対応する速度指令パルスの１つ後の速度指令パ
ルスが出力されるまでの時間および速度指令パルスの周
期に基づいて、速度検出パルスと速度指令パルスとの位
相差が算出し直される。

その結果、速度検出パルスの位相が速度指令パルスに対
して予め定める時間以上ずれていない場合においては、
第１位相差算出手段の算出値に基づく位相差制御値が出
力され、位相が前記予め定める時間以上ずれている場合
においては、第２位相差算出手段の算出値に基づく位相
差制御値が出力される。

く実施例〉 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
モータの駆動制御回路に適用した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
モー夕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サーボモー夕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の回転軸にはロータリエンコーダ１２
が連結されている。ロータリエンコーダ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
実施例のロータリエンコーダ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１０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。

なお、ロータリエンコーダ１２の代わりに、サーボモー
タ１０の回転に連動して周期的に変化する信号を出力す
る他の機器を用いてもよい。

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、エンコーダ信号人力部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，プログラムなどが記憶された
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、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１０を制御するためのＰＷＭデータの算出処理など
が行われる。

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。速度指令クロツクは、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
。

ＰＷＭユニット１６は、制御部１４から与えられるＰＷ
Ｍデータに応したパルス幅（出力デューティ）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。

ドライバ部１１は、制御部１４から与えられるドライバ
部駆動信号に基づいて、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
読出を工夫して、正確な速度検出が行えるようにされて
いる。

第２図を参照して説明すると、エンコーダ信号入力部１
３には、ロータリエンコーダ１２から送られてくるＡ相
の速度検出パルスの立上りエッジを検出する立上り検出
回路１３゛１、基準クロツクをアップカウントするたと
えば１６ビッ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ガとしてフリー
ランニングカウンタ１３３のカウント数を読取保持する
キャプチャレジスタ１３４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ツクであり、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ツクがない場合は
、基準クロック発生回路を設ければよい。

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から人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エッジが検出さ
れるごとに更新されていく。また、アップダウンカウン
タ１３６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Δτ内において、アップ
ダウンカウンタ１３６で、速度検出パルスが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でカ
ウントされる基準クロック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相の速度検出パルス数を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Ｃ　Ｐ　Ｔ−ｒ　、速
度検出パルス数をｎとすると、 ｆ ・・・　（１） で算出することができる。

ここで、式（１）は、基準クロツク周波数ｆと速度検出
パルス数Ｃとが定数であるから、Ｎ−ｎ　Ａ　　　　　
一旦・・・（２）ｃｐ”ｒｌｌ−ｃｐＴｌｌ−，　　Ｘ 但し、Ａ：ＬＸ６０ Ｃ Ｘ　：　　ＣＰＴ．−ＣＰＴｌｌ． となる。

第３図は、制御部１４がキャプチャレジスタ１３４およ
びアップダウンカウンタ１３６の内容をサンプル時間Δ
ｔごとに読出して回転数データＮ？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．　一ＣＰＴｆｉ−■・・・（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１４では、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
れる（ステップＳ２）。そして、キャプチャレジスタ１
３４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Ｓ３）。

次いで、今回読出したキャプチャレジスタ１３４のカウ
ント数ＣＰＴ．（ｎは自然であり、算出タイミングごと
に１．２，３，・・・と増加していく。

）から、すで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．，−＋を減じるこ
とにより、１サンプル時間Δｔ内の基準クロック数Ｘが
求められた後、ＣＰＴ．が記憶される（ステップＳ４）
。

また、今回読出したアップダウンカウンタ１３６のカウ
ント数ＵＤＣ，，（ｎは自然であり、算出タイミングご
とに１．２．３，・・・と増加していく。

）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　Ｄ　Ｃ　ａ−１を減
じることにより、１サンプル時間Δｔ内の速度検出パル
ス数ｎが求められた後、ＵＤＣ．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、今回のサンプル
タイミングで算出された回転数データＮが求められる（
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、速度指令信号入力部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たとえば立ち上りエッジを検出する
ための立上り検出回路１５１と、フリーランニングカウ
ンタ１５２と、キャプチャレジスタ１５３と、アップカ
ウンタ１５４とが含まれている。

フリーランニングカウンタ１５２は、与えられる基準ク
ロックをアップカウントするたとえば１６ビット構成の
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入力部１３のフリーランニ
ングカウンタ１３３と共用されていてもよい。

キャプチャレジスタ１５３は、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ものである。

アップカウンタ１５４は、立上り検出回路１５１の出力
パルスをアップカウントするためのものである。

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ツクは立上り検出
回路１５１へ与えられ、立上りエッジが検出される。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夕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１５
２のカウント数を計測することができ、それに基づいて
、指令速度となる回転数Ｎ。を算出することができる。

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の内容およびアソプカウン
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いる。

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

まず、エンコーダ信号入力部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エッジが検出される
と（ステップＳ１１）、フリーランニングカウンタ１３
３のカウント値が読込まれ、その値が位相比較値ＰＤＴ
，として記憶される（ステップＳ１２）。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ＰＤＴ
９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）。

ＰＰＩ．−ＰＰＩ（−Ｉｌ　＋ＳＰＤ　　　・・・（４
）ここで、 Ｐ　Ｐ　Ｉ　Ｌ．−＋，：前回記憶された位相基準値Ｓ
ＰＤ　　　　：速度指令クロック１周期間の基準クロッ
ク数（ＳＰＤは固定値 である。） である。

ただし、Ｐ　Ｐ　Ｉ　（−ｌ）の初期値は、零であるた
め、上記ステップＳ１１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。

また、第２回目の速度検出パルスの立上りか検出された
ときには、ステップ８１３で算出される位相基準値ＰＰ
Ｉ．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３１Ｂで算出される位相基準値ＰＰＩゎの値
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３１３で算出される
位相基準値ＰＰＩ．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。

次に、算出された位相基準値ＰＰＩ，から位相比較値Ｐ
ＤＴ．が減算され、その差が予め定める値「一Ｘ」より
も大きく、ｒＸＪよりも小さいか否かの判別がされる。

すなわち、 Ｘ≦（ＰＰ　Ｉ，−ＰＤＴ．）≦Ｘ　・・・（５）か否
かの判別がされる（ステップＳ１４）。

このステップＳ１４の処理は、速度検出パルスと速度指
令クロツクとの位相差が大きくなり、位相基準値ＰＰＩ
ゎと位相比較値ＰＤＴ．，との差が、予め定める値「±
Ｘ」よりも大きくなった場合に、その後の計算処理等に
おいて、基準クロック計数カウンタ等の有効桁をオーバ
し、支障が生しることのないようにしたものである。

ステップＳ１４において、式（５）が満足されている場
合には、次式により位相差ＰＨＤＴが算出されかつ記憶
される（ステップＳ１５）。

ＰＨＤＴ−ＰＰ”　一ＰＤＴ．　　　．（６）ＳＰＤ 一方、（ＰＰ　Ｉ．−ＰＤＴ，）＜　一Ｘであると判別
された場合（ステップＳ１６においてＹＥＳの場合）に
は、今回の速度検出パルスに対応する速度指令クロック
ではなく、その次のクロックに基づいて位相基準値が算
出される。すなわち、位相基準値として、ＰＰＩ．．＋
　　（−ＰＰＩ，＋ＳＰＤ）か算出され、上式（６）に
おいて、ＰＰＩ．がＰ　Ｐ　Ｉ　．，ｅ１とされて、位
相差ＰＨＤＴ−が算出されかつ記憶される（ステップＳ
１７）。

また、（ＰＰ　Ｉ，−ＰＤＴ，）＞Ｘであると判別され
た場合（ステップＳ１６においてＮｏの場合）には、今
回の速度検出パルスに対応する速度指令クロツクではな
く、その１つ前のクロツクに基づいて位相基準値が算出
される。すなわちＰＰ？ｆｉ−■　（−ＰＰ　Ｉ．−Ｓ
ＰＤ）が求められ、上式（６）におけるＰＰＩ．がＰＰ
Ｉｌ１−，と置き替えられて、位相差ＰＨＤＴ−″が算
出されかつ記憶される（ステップＳ１８）。

この結果、ステップＳ１５においては、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ＰＤＴ．）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に応じ
た値（位相基準値ＰＰＩ．）との差を、速度指令クロツ
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
１周期分以上である場合でも、その位相差ＰＨＤＴが正
確に算出される。

また、位相差ＰＨＤＴを算出する場合に、位相差が所定
値よりも大きくなり、その後の計算処理等において、基
準クロツク計数カウンタの有効桁をオーバする場合には
、該カウンタの有効桁をオ一バすることによって算出さ
れる位相差ＰＨＤＴが突拍子もない値になることのない
ようにされている（ステップＳ１４，Ｓ１６，Ｓ１７．
１８）。

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に出力スべき電圧
ＶＯは、速度差ΔＮ　（−Ｎ。一Ｎ）による制御電圧を
Ｖ１、位相差ＰＨＤＴによる補正電圧をＶ２とすると、
次式で表わされる。

ＶＯ−Ｖ１＋Ｖ２　　　　　　　　　−（７）位相差Ｐ
ＨＤＴによる補正電圧Ｖ２は、予め定められた補正電圧
ｖ２の最大値をαとすると、次のようにして求められる
。

（ａ）位相差が１周期より小さい場合 （　−１＜ＰＨＤＴ＜＋１） Ｖ２−α争ＰＨＤＴ　　　　　　　　・・・（８）（ｂ
）位相差が１周期以上でありかつ速度検出パルスか速度
指令クロックより進んでいる場合（ＰＨＤＴ≦−１） Ｖ２−一α　　　　　　　　　　　・・・（９）（ｅ）
位相差が１周期以上でありかつ速度検出パルスが速度指
令クロックより遅れている場合（ＰＨＤＴ≧＋１） Ｖ２−＋α　　　　　　　　　　・・・（１０）従って
、位相差ＰＨＤＴと、補正電圧ｖ２との関係は、第６図
に示される関係になる。

上述の補正電圧Ｖ２の算出処理では、位相差が１周期よ
り小さいか大きいかに基づいて算出される補正電圧ｖ２
の値が変更されるようにされているが、位相差が任意の
周期、たとえば３周期よりも大きいか小さいかに基づい
て、補正電圧ｖ２の算出値が変わるようにされていても
よい。その場合は、位相差ＰＨＤＴと、補正電圧ｖ２と
の関係は、第７図に示される関係になる。

速度差ΔＮによる制御電圧Ｖ１は、次式で表わされる。

Ｖｌ−Ｒａ　ｆ　　ＧＤ２　−ＡＮ＋Ｉｏ＋　　　ＩＴ
ＢＬ ３７５ＫＴ　　Δｔ　　　　　　　Ｋ７＋ＫｅＮ ？ａＧＤ２．ＡＮ＋ＫｅＮ ３７５Ｋ■　　Δｔ ＋Ｒ　ａ　　（　Ｉ　ｏ　＋ＴＢＬ／ＫＴ　）　　　　
−　（１　１）但し、 Ｒａ：アマチュア抵抗［Ωコ Ｋ７：｝ルク定数［ｋｇａ＋／Ａ　］ Ｋｅ：誘起電圧定数［Ｖ／ｒｐｍｌ ＩＯ＝無負荷電流［Ａコ ＧＤ２　：負荷とモータによる慣性モーメント［ｋｇ　
ｍ２］ ＴＢＬ：摺動負荷［ｋｇｍコ である。

制１部１４は、サーボモータ１０の回転速度Ｎを検出し
（第３図のステップＳ６）、指令速度Ｎ。との速度差Δ
Ｎを算出するごとに、または位相差ＰＨＤＴ　（または
ＰＨＤＴ−もしくはＰＨＤＴ゛）を算出（第５図のステ
ップＳ１５またはＳ１７もしくはＳ１８）するごとに、
上記式（７）〜（１１）に基づいて、ｖＯを算出して、
これに応したＰＷＭデータを出力する。このＰＷＭデ−
夕は、ＰＷＭユニット１６に送られ、ドライバ部１１を
介して、サーボモータ１０が制御される。

第８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９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（７
）によって求められた電圧データである。すなわち、式
（１１）の電圧Ｖ１を位相差データＰＨＤＴによる補正
電圧Ｖ２で補正した電圧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
のデュ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
ロツプ１６４がセットされる。従って、フリップフロッ
プ１６４の出力、っまり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、設定されたカウント値が
「０」になると、フリップフロップ１６４ヘリセット信
号を与える。よって、フリップフロツブ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（７）で算出さ
れた電圧データでデューティか決められ、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。

く発明の効果〉 この発明は、以上のように構成されているので、指令速
度と検出速度との位相差が１周期以上になった場合でも
位相差を正確に検出できる。そして、検出した正確な位
相差に基づいて、追従性の良いモータの回転速度制御が
可能である。

また、位相差を算出する際、算出過程においてメモリの
有効桁がオーバフローすることが防止されているので、
位相が予め定める時間以上ずれた場合においても、モー
タの回転速度のずれを最少限の範囲内に抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例が適用された光学系駆動用
ＤＣサーボモー夕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光学系駆動用ＤＣサ
ーボモー夕の回転速度検出装置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数検出処理手
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具体的な構成例を示す
ブロソク図である。 第５図は、この発明の実施例における位相差検出処理理
手順を表わすフローチャートである。 第６図および第７図は、それぞれ、位相差ＰＨＤＴと位
相差に基づく補正電圧■２との関係を表わすグラフであ
る。 一第８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９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１０図は、位相差検出における課題を説明するための
タイミング図である。 図において、１０・・・ＤＣサーボモータ、１１・・・
ドライバ部、１２・・・ロータリエンコーダ、１３・・
・エンコーダ信号入力部、１４・・・制御部、１５・・
・速度指令信号入力部、１６・・・ＰＷＭユニット、を
示す。 ？許出願人三田工業株式会社：＋　．．．　，．．．−
　！１′− 代　理　人弁理士　亀井弘勝（，／■ （ほか２名） 第 ３ 図 第 ６ 図 第７ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、指令速度と検出速度との速度差に基づく速度差制御
   値と、速度指令パルスと速度検出パルスとの位相差に基
   づく位相差制御値とに基づいて、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
   するモータの回転速度制御装置であって、 所定数の速度検出パルスが出力されるごとに、基準時点
   から最新の速度検出パルスが出力されるまでの時間を算
   出するとともに、基準時点から、最新の速度検出パルス
   に対応する速度指令パルスが出力されるまでの時間を、
   基準時点からの速度検出パルスの出力総数および速度指
   令パルスの周期に基づいて算出する時間算出手段、 算出手段によって算出された基準時点から最新の速度検
   出パルスが出力されるまでの時間、基準時点から最新の
   速度検出パルスに対応する速度指令パルスが出力される
   までの時間および速度指令パルスの周期に基づいて、速
   度検出パルスと速度指令パルスとの位相差を算出する第
   １位相差算出手段、 速度検出パルスの位相が、速度指令パルスに対して、該
   指令パルスの１周期分以上の予め定める時間以上遅れた
   場合、基準時点から最新の速度検出パルスが出力される
   までの時間、基準時点から最新の速度検出パルスに対応
   する速度指令パルスの１つ前の速度指令パルスが出力さ
   れるまでの時間および速度指令パルスの周期に基づいて
   、速度検出パルスと速度指令パルスとの位相差を算出し
   直し、また、速度検出パルスの位相が、速度指令パルス
   に対して、該指令パルスの１周期分以上の予め定める時
   間以上進んだ場合、基準時点から最新の速度検出パルス
   が出力されるまでの時間、基準時点から最新の速度検出
   パルスに対応する速度指令パルスの１つ後の速度指令パ
   ルスが出力されるまでの時間および速度指令パルスの周
   期に基づいて、速度検出パルスと速度指令パルスとの位
   相差を算出し直す第２位相差算出手段、ならびに、 速度検出パルスの位相が速度指令パルスに対して予め定
   める時間以上ずれていない場合においては、第１位相差
   算出手段の算出値に基づく位相差制御値を出力し、位相
   が前記予め定める時間以上ずれている場合においては、
   第２位相差算出手段の算出値に基づく位相差制御値を出
   力する位相差制御値出力手段、 を含むことを特徴とするモータの回転速度制御装置。