JPH03215189A - モータのディジタル制御装置 - Google Patents

モータのディジタル制御装置

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JPH03215189A
JPH03215189A JP2011277A JP1127790A JPH03215189A JP H03215189 A JPH03215189 A JP H03215189A JP 2011277 A JP2011277 A JP 2011277A JP 1127790 A JP1127790 A JP 1127790A JP H03215189 A JPH03215189 A JP H03215189A
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JP
Japan
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pwm
current
motor
calculation
gain
Prior art date
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Pending
Application number
JP2011277A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunori Kamei
亀井 一紀
Takabumi Tetsuya
鉄矢 高文
Masanori Okamoto
岡本 正規
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH03215189A publication Critical patent/JPH03215189A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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 本発明はモータの制御に関し、特にマイコンを用いたモ
ータのディジタル電流制御装置に関するものである。
従来の技術 近年、モータ制御装置は産業用ロポットやNC工作機の
制御のように滑らかで精度の高い動きが要求され、その
ためにマイコンを用いたディジタル制御が広く行われて
いる。特に、マイコンの高速化や高機能化により従来ア
ナログ回路で構成された電流制御回路もデイシタル化が
図られている。
以下図面を参照しながら上述した従来のモータ速度制御
装置の一例について説明する。
第5図は従来のモータのデイジタル制御装置の構成図で
ある。第5図において、lはモーター2は第6図に示す
ように直流電流と4個のトランジスタからなるインバー
タ回路、3はモータ1に流れる電流を検出し電圧に変換
する電流検出器、4は電流検出器3の出力電圧をディジ
タル値に変換するA/D変換器である。5は電流指令値
を計算する電流指令演算手段とPWM信号の幅を計算す
るPWM演算手段とを備えたマイコン、6はマイコン5
で得られたPWM幅をPWM信号に変換しインバータ回
路2に出力するPWM回路である。PWM回路6の回路
構成を第7図に示す。第7図において、7はIOMHZ
で発娠するクロツク回路、8はクロック回路7の出力を
カウントかる10ビットカウンタ、9はマイコン5のP
WM幅データを保持する10ビットラッチ、10は10
ビットカウンタ8と10ビットラッチ9の値を比較し1
0ビットカウンタ8の方が大きいときは“H”レベルを
そうでないときは“L”レベルのPWM信号を出力する
10ビット比較回路である。
以上のように構成されたモータのデイシタル制御装置に
ついて、以下その動作を説明する。
マイコン5は電流指令演算とタイマーにより200μs
ecごとにPWM演算を実行する。電流指令演算はモー
タ1の回転速度や位置などからモータ1に流す電流指令
値を計算するものである。PWM演算の処理内容を第8
図に示す。マイコン5はステップ1で200μsecご
とにA/D変換器4の出力である電流フィールド値(1
,B)を読み込む。ステップ2で電流指令値(Io)と
電流フィールドバック値(IFB)の差を求め電流偏差
(Δl)とする。ステップ3で電流偏差(ΔI)の累積
値(ΣΔI)を計算し、ステップ4で電流偏差(ΔI)
曹 に比例ゲイン(Kp)を掛けたものと電流偏差(ΔI)
の累積値(ΣΔI)に積分ゲイン(Ki)を掛けたもの
の和を求めPWM値(PA)とする。
ステップ5でPWM輻(PA)の符号(正・負)を方向
信号,絶対値(Pc)をPWM幅としてPWM回路6に
出力する。PWM回路6ではマイコン5の計算結果P。
を10ビットラッチ9に保持する。
lOビットカウンタ8の出力を縦軸に時間を横軸に取る
と第9図aのように1001.lsec周期の波形とな
る。
この時10ビットラッチ9に保持されたPWM輻データ
を同図に書き込むと破線のようになるとすると、10ビ
ット比較器10の出力であるPWM信号は第9図bとな
る。PWM信号とマイコン5の方向信号はインバータ回
路2に入力され第10図aに示すように“H”レヘルの
時はQlとQ4が導通状態となり、他方第10図bに示
すように方向信号が“L”レベルの時はQ2とQ3が導
通状態となりモータ1に電流が流れるのである。またモ
ータ1に流れる電流は電流検出器3で電流/雷圧変換さ
れA/D変換器4を通して電流フィードバック値(1,
B)としてマイコン5に読み込まれる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、モータの電機子抵
抗と電機子インダクタンスによりモータに流れる電流は
PWM信号より遅れる。これによりPWM信号の“H”
レベルがPWM信号の周期(100μsec)の50%
未満では第11図aに示すようにモータに流れる電流は
必ずPWM信号が“H”レヘルになるときにはゼロとな
りあまり電流は流れない。これに対してPWM信号の“
H”レベルが50%以上になると逆に第11図bに示す
ように電流はどんどん流れ出しPWMの幅が変化したり
電流が飽和するまで太き《なる。
このようなPWM信号とモータに流れる電流の間の非線
形性により電流を指令値通り流すのが困難であるという
問題点を有していた。特にPWM幅が大きくなったとき
に電流が流れすぎると次のPWM演算ではPWM幅が小
さ《なり、これを繰り返すことにより電流が発振するこ
とがあった。
本発明は上記問題に鑑み、高速のマイコンを使用するこ
となく指令値通り電流を流すことが可能なモータのディ
ジタル制御装置を提供するものである。
課題を解決するための手段 上記問題点を解消するために本発明のモータのディジタ
ル制御装置は、PWM演算手段の計算結果であるPWM
信号の時間幅からPWM演算手段の演算パラメータを計
算し変更するゲイン変更手段を備えたものである。
作   用 本発明は上記した構成によって、PWM演算手段の計算
結果により前記PWM演算手段の演算パラメータを変更
させるゲイン変更手段により、電流を安定して制御する
ものである。
つまり、PWM幅が大きいときはゲインを下げ、PWM
@が小さいときはゲインを上げることにより、電流の発
振を抑え安定に制御することができる。
実  施  例 以下本発明の一実施例におけるモータのディジタル制御
装置について、図面を参照しながら説明する、. 第1図は本実施例におけるモータのディジタル制御装置
の構成を示すものである。第1図の構成は第5図の構成
と同しものてあり、11はモータ、12は第6図に示す
ように直流電源と4個のトランシスタからなるインバー
タ回路、13はモータ1に流れる電流を検出し電圧に変
換する軍流検出器、14は電流検出器13の出力電圧を
ディジタル値に変換するA/D変換器である。15はマ
イコンで、このマイコンl5は、電流指令値を計算する
電流指令演算手段と、PWM信号の幅を計算するPWM
演算手段と、このPWM演算手段の計算結果てあるPW
M信号の時間幅から前記PWM演算手段の演算パラメー
タを計算し変更するゲイン変更手段とを備えたマイコン
、16はマイコン15で得られたPWM幅をPWM輻を
PWM信号に変換しインバータ回路12に出力するPW
M回路である。PWM回路の回路構成も第7図と同じで
ある。
マイコン15は電流指令演算とタイマーにより200μ
secごとにPWM演算を実行する。電流指令演算はモ
ーター1の回転速度や位置などからモーター1に流す電
流指令値を計算するものである。PWM演算の処理内容
を第2図に示す。
マイコン15はステップlで200μsecごとにA/
D変換器l4の出力である電流フィード・\ツク値(]
,,)を読み込む。ステップ2で電流知れて値(1  
)と電流フィードバック値(lFB)C の差を求め電流偏差〈ΔI)とする。ステップ3で電流
偏差(ΔI)の累積値(ΣΔI)を計算し、ステップ4
で電流偏差(ΔI)に比例ゲイン(Kp)を掛けたもの
と電流偏差(ΔI)の累積値(ΣΔI)に積分ゲイン(
Ki)を掛けたものの和を求めPWM値(PA)とする
。ステップ5でPWM値(PA)の符号(正・負)を方
向信号、絶対値(Po)をPWM幅としてPWM回路1
6に出力する。
ステップ6では前もって決めておいた比例ゲイン(K,
o)と積分ゲイン(K,o)に、第3図に示すテーブル
によりPWM幅から得られたゲイン(Kも)を掛けた新
しい比例ゲイン(Kp)と積分ゲイン(K i )を次
のPWM演算のために記憶する。PWM信号とマイコン
15の方向信号はインバータ回路l2に入力されモータ
11に電流が流れるのである。またモータ1lに流れる
電流は電流検出器13てt流7′電圧変換されA/D変
換314を通してT流フィートバック値(1,,)とし
てマイコン15に読み込まれる。
第3図に示すテーブルの作成方法は、まずPWM幅とモ
ータ11に流れる電流の関係を第4図のようにプロット
し、その曲線をPWM幅が50%未満の時は2次関数(
 y = a x’)で近似しPWM幅が50%以上の
時は1次関数(y=bx−c)で近似する(正しXはP
WM幅、yは電流)。このようにして求めたa.b,c
からPWM幅が50%未満の場合Kt=1/2ax,P
WM幅が50%以上の場合Kt=1/bに近くなるよう
にすると第3図のようなテーブルができあがる。
以上のように本実施例によれば、比例ゲイン(K  )
と積分ゲイン(K,,)にテーブルによりPO 求めたゲイン(Kt)を掛け新しい比例ゲイン(Kp 
)と積分ゲイン(Ki)とし記憶してお《ゲイン変更手
段を設けたことにより、PWM幅が大きくなったときは
ゲインを下げPWM幅が小さくなったときはゲインを上
げるこきができるので、PWM幅の全領域にわたって安
定した電流制御が可能となる。
なお、上記実施例においてゲイン変更手段のゲイン(K
t)をテーブルから得たが、Ktはx=Oの時    
 Kt=1 0<x<0.5の時 K t = 1 / 2 a x
O.5≦X≦1の時 Kt=1/b のような数式から求めることもできる。
発明の効果 以上のように本発明はPWM演算手段の計算結果である
PWM幅から前記PWM演算手段の演算パラメータを計
算し変更するゲイン変更手段を備えたことにより、PW
M幅が大きいときはゲインを下げ、PWM幅が小さいと
きはゲインを上げることができるので、安定した電流制
御が可能となり滑らかにモータを回転させることができ
るようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるモータのれる電流の
関係を示すグラフ、第5図は従来のモータのディジタル
制御装置の構成図、第6図はインバータ回路の構成図、
第7図はPWM回路のK a , b It P W 
M 信号波形図、第1 0 図a . rtインバータ
回路の導通によるモータに流れる電流の様子を示した回
路図、第11図a.bはPWM信号とモータに流れる電
流波形図である。 11・・・・・・モータ、12・・・・・・インバータ
回路、13・・・・・・電流検出器、l4・・・・・・
A/D変換器、15・・・・・・マイコン、l6・・・
・・・PWM回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  モータと、前記モータに接続され電源とスイッチング
    素子とからなるインバータ回路と、前記モータに流れる
    電流を検出する電流検出器と、前記モータに流す電流指
    令値を計算する電流指令演算手段と、前記電流指令演算
    手段の計算結果である電流指令値と前記電流検出器の出
    力である電流フィードバック値とから前記インバータ回
    路のスイッチング素子をオン・オフ制御する時間幅を計
    算するPWM演算手段と、前記PWM演算手段の計算結
    果から前記インバータ回路に入力されるPWM信号を作
    るPWM回路とからなるモータのディジタル制御装置に
    おいて、前記PWM演算手段の計算結果であるPWM信
    号の時間幅から前記PWM演算手段の演算パラメータを
    計算し変更するゲイン変更手段を備えたことを特徴とす
    るモータのディジタル制御装置。
JP2011277A 1990-01-19 1990-01-19 モータのディジタル制御装置 Pending JPH03215189A (ja)

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JP2011277A JPH03215189A (ja) 1990-01-19 1990-01-19 モータのディジタル制御装置

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JPH03215189A true JPH03215189A (ja) 1991-09-20

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6861815B2 (en) * 2001-10-11 2005-03-01 Fairchild Korea Semiconductor Ltd. Motor control drive circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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