JPH03218285A - モータ制御装置 - 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、モータ制御装置に関するものであり、特に
、モータ回転速度が定常域に達したか否かを正確に判定
でき、定常域に達したモータの回転速度を目標速度に一
致するように定速制御するためのモータ制御装置に関す
るものである。

く従来の技術〉 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　（ｐｈａｓ
ｅ−ｌｏｃｋｅｄ　ｌｏｏｐ）制御方法や積分制御方法
が公知である。

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。

６ く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）で速度が落着いてしま
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制御や積分制御に
入ることができないし、また、たとえＰＬＬ制御や積分
制御に入っても、オーバーシュートが激しく、モータの
回転速度が安定するまでに時間がかかる。

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なったことを正確に検出できる
ことが必要である。

また、モータ回転速度が定常域に達した後は、モータ回
転速度か目標速度からずれないように制御しなければな
らないが、従来装置では、検出されるモータ回転速度が
ノイズ等の影響を受けていることか多く、正確なモータ
回転速度の検出が困難で、定速制御が難しいという欠点
もあった。

それゆえ、この発明は、上述の各欠点を解消するために
なされたもので、モータ回転速度が過渡応答域から定常
域に達したことを正確に検出することができ、モータ回
転速度が定常域に達した後は、ノイズ等によって一時的
に速度検出信号が変動しても、その変動の影響を受ける
ことなく、正確にモータ回転速度を検出でき、モータの
定速制御を追従性よく良好に行えるようなモータ制御装
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〉 第１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、速度差に基づく比例制御成分と、速度差を積分
した積分制御成分とを含む制御信号によってモータをフ
ィードバック制御するモータ制御装置であって、所定タ
イミングごとに、モタ回転速度に関するデータを算出す
るデータ算出手段、モータ回転速度に関するデータを、
所定の９ 複数回分、新しいもの順に記憶できる複数の記憶エリア
を有し、データ算出手段によってモータ回転速度に関す
るデータが算出されるごとに、既に記憶されているデー
タを順次１つずつシフトして最古データを捨て、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、記憶手段に記憶されている複数回分のデータ
のうちの大小中央に相当するデータと今回算出された最
新データとを比較し、最新データが大小中央に相当する
データに該当するかまたは該データに対して所定範囲内
であるか否かに基づいて、モータ回転速度が定常域に達
したか否かを判定する判定手段、および、判定手段によ
って、モータ回転速度が定常域に達したと判定されたと
き、モータをフィードバック制御する制御信号成分のう
ち、積分制御成分を相対的に増加させる制御成分変更手
段、を含むことを特徴とするモータ制御装置である。

また、第２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、速度差に基づく比例制御成分と、速度差
を積分した積分制御成分とを含む１０ 制御信号によってモータをフィードバック制御するモー
タ制御装置であって、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データ算出手段、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複数の記憶エリアを有し、データ算
出手段によってモータ回転速度に関するデータが算出さ
れるごとに、既に記憶されているデータを順次１つずつ
シフトして最古データを捨て、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、今回算
出された最新データが、記憶手段に記憶されている複数
回分データのうちの大小中央に相当するデータに該当す
るかまたは該データに対して所定の第１範囲内であるか
否かを判別する第１判別手段、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
の差が、所定の第２範囲内であるか否かを判別する第２
判別手段、第１判別手段によって、最新データは大小中
央に相当するデータに該当するかまたは該データに対し
て所定の第１範囲内であると判別され、１１ かつ、第２判別手段によって、最大データと最小データ
との差が所定の第２範囲内であると判別されたとき、モ
ータ回転速度が定常域に達１−た判定する判定手段、お
よび、判定手段によって、モタ回転速度が定常域に達し
たと判定されたとき、モータをフィードバック制御する
制御信号成分のうち、積分制御成分を相対的に増加させ
る制御成分変更手段、を含むことを特徴とするモータ制
御装置である。

さらに、第３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、速度差に基づく比例制御成分と、速度
差を積分した積分制御成分とを含む制御信号によってモ
ータをフィードバック制御するモータ制御装置であって
、所定タイミングごとに、モータ回転速度に関するデー
タを算出するデータ算出手段、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
複数の記憶エリアを有し、データ算出手段によってモー
タ回転速度に関するデータが算出されるごとに、既に記
憶されているデータを順次１つずっ１２ シフトして最古データを捨て、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、今回算
出された最新データが、記憶手段に記憶されている複数
回分のデータのうちの大小中央に相当するデータに該当
するかまたは該データに対して所定の第１範囲内である
か否かを判別する第１判別手段、最新データが、予め定
める目標回転速度データに対して所定の第２範囲内であ
るか否かを判別する第２判別手段、第１判別手段によっ
て、最新データは大小中央に相当するデータに該当する
かまたは該データに対して所定の第１範囲内であると判
別され、かつ、第２判別手段によって、最新データは目
標回転速度データに対して所定の第２範囲内であると判
別されたとき、モータ回転速度が定常域に達したと判定
する判定手段、および、判定手段によって、モータ回転
速度が定常域に達したと判定されたとき、モータをフィ
ードバック制御する制御信号成分のうち、積分制御成分
を相対的に増加させる制御成分変更手段、を含むことを
特徴とするモータ制御装置である。

１３ く作用〉 この発明によれば、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。

データが算出されると、記憶手段に既に記憶されている
データが順次１つずつシフ１・されて最古データが捨て
られ、今回算出されたデータは最新データ記憶エリアに
記憶される。

そして、ソーティングにより記憶手段に記憶されている
複数回分のデータのうちの大小中央に相当するデータが
求められ、そのデータと今回算出された最新データとが
比較される。

その結果、第１の発明によれば、最新データが、大小中
央に相当するデータに該当するかまたは該データに対し
て所定範囲内であれば、モータ回転速度が定常域に達し
たと判定され、所定範囲内でなければ、モータ回転速度
は過渡応答域と判定される。

そして、モータ回転速度が定常域に達したと判定された
ときには、モータをフィードバック制御する制御信号成
分のうち、積分制御成分が相対的］　４ に増加される。

また、第２の発明によれば、今回算出された最新データ
が、記憶手段に記憶されている複数回分データのうちの
大小中央に相当するデータに該当するかまたは該データ
に対して所定の第１範囲内であり、かつ記憶手段に記憶
されている複数回分のデータのうぢの最大データと最小
データとの差か、所定の第２範囲内である場合に、モー
タ回転速度が定常域に達したと判定される。

そして、モータ回転速度が定常域に達したと判定された
とき、モータをフィードバック制御する制御信号成分の
うち、積分制御成分か相対的に増加される。

さらに、第３の発明によれば、今回算出された最新デー
タか、記憶手段に記憶されている複数回分のデータのう
ちの大小中央に相当するデータに該当するかまたは該デ
ータに対して所定の第１範囲内であり、かつ予め定める
目標回転速度データに対して所定の第２範囲内である場
合に、モータ回転速度が定常域に達したと判定される。

１５ そして、モータ回転速度が定常域に達したと判定された
とき、モータをフィードバック制御する制御信号成分の
うち、積分制御成分が相対的に増加される。

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

ザーボモータ１０の回転軸にはロータリエンコダ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、ザーボモータ１０がκめ定める微小角度回転ず
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１６ ンコーダ１２からは、互いに周期が等しくかつ位相が９
０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、ザーボモータ］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。

なお、ロータリエンコーダ１２の代わりに、ザホモータ
１０の回転に周期的に連動したパルスを出力する他の機
器を用いてもよい。

ロータリエンコーダ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
ダ信号人力部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
、ザーボモータ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、モータ
回転速度の定常域到達検出コ７ 処理、ザーボモータ１０を制御するための比例積分デー
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（速度指令クロツク
）が与えられる。速度指令クロックは、速度指令信号人
力部１５で信号処理されてから制御部１４へ与えられる
。

比例積分制御ユニット１６は、制御部１４から与えられ
る比例積分データに基づいた制御信号を発生するための
ユニットである。比例積分制御ユニット１６から出力さ
れる制御信号によってサーボモータ］０の回転速度が制
御される。

ドライバ部１１は、制御部］４から与えられるドライバ
部駆動信号に基づいて、ザーボモータ１０の回転方向を
決めたり、ブレーキングしたりする。

第２図は、エンコーダ信号入力部１３の構成を示す図で
ある。この実施例では、エンコーダ信号入力部］２が第
２図の構成にされ、かつ制御部１４による信号読出しが
工夫されることによって、１８ 正確な速度検出が行えるとともにサーボモータ１０の回
転速度が過渡応答域か定常域かが正しく判定できるよう
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１３１、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１９ プダウン検出部１３５およびアップダウンカウンタ１３
６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相の回転ハ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、２０ 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１３
３でカウントされる基準クロツ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［ｐｐｒｌ、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ＣＰＴｏ−１、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、基準クロック周波数ｆと２１ 速度検出パルス数Ｃとが定数であるから、Ｎ，＝　　　
　　ｎＡ　　　　　　ｎＡＣＰＴｌ．ｌ　　ＣＰＴｎ−
＋　　　Ｘ（２） Ｃ Ｘ　：　　ＣＰＴｌｌ　　ＣＰＴ．−＋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。を算出するとともに
、算出した回転数データＮ７に基づいて、モータ回転速
度が過渡応答域か定常域かを判別して、制御用回転数Ｎ
を決定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，一＋・・・（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。

２２ 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１・
される（ステップＳ２）。そして、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．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、ＣＰＴｎ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，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ＵＤＣ，，
，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（ｎは自然数で
あり、回転数データの算出タイ２３ ミングごとに１．２，３，・・・と増加していく。）が
求められる（ステップＳ６）。

次に、ステップ８７〜Ｓ１２で、ステップＳ６で求めら
れた回転数データＮ。の真偽が判別され、制御用回転数
Ｎが決定される。

第４図は、ステップ８７〜Ｓ１２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４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だ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、
Ｅ１に今回（最新）の回転数データＮ。が、Ｅ２に前回
の回転数データＮ．ｆｆｉ　，，が、Ｅ３に２回前の回
転数データＮ，。−２，が、Ｅ４に３回前の回転数デー
タＮ．−３）が、Ｅ５に４回前の回転数データＮ。−４
，が、それぞれ記憶される。

メモリＭ２は、メモリＭ１に記憶された５つの２４ 回転数データＮ　ｎ　−Ｎ　ｔ　ｎ　−　４．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Ｅ１１〜Ｅ１５を有している。

メモリＭ］に記憶された５つの回転数データＮ。

〜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Ｅ１
５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が記憶される。

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

第３図に戻って説明を続けると、今回の回転数データＮ
。が算出されると、メモリＭ１に記憶さ２５ れている５つの回転数データＮｆｉ〜Ｎ（Ｉ＋−４１が
シフトされる（ステップＳ７）。この結果、それまでの
データＮ，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。−１）は２回前の回
転数データＮ。−２，としてエリアＥ３に、それまでの
データＮい−２，は３回前の回転数データＮ，。−，，
としてエリアＥ４に、それまでのデータＮ。−３，は４
回前の回転数データＮ．。−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Ｎｎがエリア
Ｅ１に記憶される（ステップＳ８）。

次に、今回の回転数データＮ。を含むメモリＭ１に記憶
されている５つの速度データＮ，，〜ＮＬ，，４）がソ
ーティングされ、メモリＭ２のエリアＥ１１〜Ｅ１５に
は、５つの回転数データＮ０〜Ｎ，。一．，が、大きい
順に記憶される（ステップＳ９）。この結果、エリアＥ
１３には、５つの回転数データＮ０〜Ｎ（ｎ−４１のう
ち大小中央に相当する回２６ ？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Ｎ。が、メモリＭ２のエリアＥ１３に記憶
されている中央データＮ．ｎと比較され、Ｎ．がＮ．ｎ
の所定範囲内にあるか否かが判別される（ステップＳ１
０）。つまり、今回算出された最新回転数データＮ。が
次式で示される今回および過去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，ｎの所定範囲内に
入っているか否かが判別される。

Ｎ０　（１−α）≦Ｎ．≦Ｎ，．（１＋β）・・・（４
） 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、ノイズなどによるデータ変化分と比較し
て、Ｎ，，がＮｍに対してより大きく変化しているか否
かがわかる値に設定されている。

今回の回転数データＮゎが上式（４）で示され２７ ？範囲内に入っていない場合には、速度変化が比較的大
きく、モータ回転速度が過渡応答域であると判定されて
、定常域フラグがリセットされ、制御用回転数Ｎとして
最新回転数データＮ，が選択決定される（ステップＳ１
１）。

一方、最新回転数データＮ。が上式（４）で示される範
囲内に入っている場合には、速度変化が比較的小さく、
モータ回転速度が定常域に到達したと判定されて、定常
域フラグがセットされ、制御用回転数Ｎは中央データＮ
■に決定される（ステップＳ１２）。

以上のように、ステップ８７〜Ｓ１２の処理では、今回
および過去４回分の５つのデータのうちの中央データＮ
．の一定範囲内に、今回の回転数データＮ．，が入って
いるか否かが判別されることにより、モータ回転速度が
過渡応答域か定常域かの判定がされ、過渡応答域では最
新回転数データＮｎが、定常域では中央データＮ．，，
が、それぞれ、制御用回転数Ｎとして採用される。

よって、過渡応答域では、モータの速度変化に２８ 迅速に対処できる。また、定常域では、瞬間的な負荷変
動、ノイズなどの影響で、速度検出信号が一時的に変化
した場合でも、そのような影響を受けた信号Ｎｎは使わ
れず、中央データＮ。が制御に使われるので、安定した
制御が行える。

次に、第３図のステップ８１０〜Ｓ１２の制御をさらに
改良した別の制御について説明する。

第５図は、第３図のステップ８１０〜Ｓ　］．　２と置
換可能な制御内容を表わすフローチャートである。

第３図の制御の場合は、次のような危惧がある。

つまり、制御が開始されてから定常域に達するまでの間
に、もし速度検出信号に第６Ａ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。

第６Ａ図の振動Ａを拡大して示す第６Ｂ図を参照して説
明すると、時点ｔｎで回転数データＮ，が算出されると
、時点ｔ。〜ｔ４。−４，のら回分の回転数データＮ，
，〜Ｎ，。一．，がメモリＭ１に記憶２９ 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タになっ
てしまう。よって、第３図のステップＳ１０の判定だけ
では、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、第３図のステップＳＩＯに該当するステップ
ＳＩＯ−１の判別に加え、ステップＳ　１　０−２の判
別が加えられている。

ステップＳ　１　０−２では、さらに、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Ｎｍｉｎ　　（メモリＭ２のエリアＥ１５に記
憶されている。）との差（Ｎｍａｘ　−Ｎｍｉｎ　）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Ｎｍｉｎとの差（Ｎ
ｍａｘ　−Ｎｍｉｎ　）が、所定範囲Ｗ内でなければ、
たとえば第６Ａ図および第６Ｂ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３０ ？達していないと判断されて定常域フラグがリセットさ
れ、制御用回転数Ｎは最新回転数データＮ。に決定され
る（ステソプＳ１１）。

最大データＮ　ｍａｙ．と最小データＮｍｉｎとの差（
Ｎｍａｘ　−Ｎｍｉｎ　）が、所定範囲Ｗ内であれば、
上記ステップＳ　１　１Ｊ　−　１で速度が定常域に到
達し２たとの判断が、振動Ｆによる誤判別でなかったと
判定されて定常域フラグはセットされ、制御用回転数Ｎ
は中央データＮ■に決定される（ステップＳ１２）。

このように、ステソブＳ１０−１およびＳＩＯ２という
２段階の判別でモータ回転速度が過渡応答域か定常域か
が判定がされるので、制御か開始してから定常域に達す
るまでの過渡応答域において、速度検出信号に上述のよ
うな振動が生じたとしても、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ＳｌＯ−１の判別とステ
ップＳ１０−２の判別とは、前後逆になっていてもよい
。

３１ 第７図は、第３図のステップＳ　１．　０〜Ｓ１２と置
換司能なさらに別の制御内容を表わすフローチャ−１・
である。

第３図のステップＳＩＯ〜Ｓ１２の制御の場合、制御が
開始後、何らかの原因で、サーボモータ］０の回転速度
が目標回転速度よりも低い速度で落着き出した場合に、
定常域に達したと誤判定されてしまう危惧がある。

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、第７図に示すように、第３図のステップＳＩ
Ｏに該当するステップＳ１０−１の第１段階の判別に加
えて、ステップ３１．０−２の第２段階の判別がされる
。

ステップＳ１．Ｏ−２では、今回算出された最新データ
Ｎ。が、予めメモリに記憶されている目標回転数データ
Ｎ。と比較され、最新データＮ。が目標回転数データＮ
。の所定範囲１月二入っているか否かが判別される。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。

３２ Ｎｏ　　（１　　　７）　　≦Ｎ．，≦Ｎｏ　（１＋δ
）・・・　（５） 但し、γおよびδは、予め定められた所定の設定値であ
る。

最新回転数データＮｎが目標回転数データＮ。

に対して所定範囲内に入っていなければ、何らかの原因
で最新回転数データＮ。か目標回転数データＮ。よりも
低い回転数で落着きつつあるイつけであるから、係る場
合には、サーボモータコ０は定常域には達していないと
判断されて定常域フラグはリセッ１・され、制御用回転
数Ｎには、最新回転数データＮ。が使用される（ステッ
プＳ１１）。

一方、最新回転数データＮ。が目標回転数データＮ。に
対して所定範囲内であるならば、ザーボモータ１０の回
転速度は定常域に到達したものと判定されて定常域フラ
グはセットされ、制御用回転数Ｎには、ノイズ等の影響
を受でいない中央デタＮｍが使用される（ステップＳ１
２）。

このように、この制御においても、ステップＳ１０−１
およびＳＩＯ−２という２段階の判別で、３３ モータ回転速度が過渡応答域か定常域かの判定がされる
ので、モータ回転速度が何らかの原因で目標回転速度よ
りも低い速度で落着こうとした場合でも、定常域に到達
したと誤判断されることなく、定常域到達検出が正確に
行われる。

以上の制御においても、ステップＳＩＯ−１の第］段階
の判別とステップＳ　１　０−２の第２段階の判別とは
、前後逆になっていてもよい。

次に、第１図における速度指令信号入力部１５の説明を
する。

第８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立上りエッジ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コ−５２、立上り検出回路］
５１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１５
２のカウント数を読取保持するキャプチャレジスタ１５
３および立上り検出回路コ５１の出力パルス３４ をアップカウントするためのアップカウンタ１５４が備
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ビッ
１・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（第２図参照）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１
５３の内容を読出して、その３５ 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Ｎ。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１・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］５３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、速度指令クロツク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３６ いる。

次に、制御部１４から出力される比例積分データの算出
方法について説明する。

速度差ΔＮ　（＝ＮＯ−Ｎ）による制御電圧（比例制御
電圧）をｅ　（ｔ）とすると、速度差の累積値、つまり
速度差ΔＮを積分した値による積分制御電圧はΣｅ　（
ｔ）となり、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
比例積分データ用電圧ＶＯは、次式で表わされる。

ＶＯ−’Ａｅ（ｔ）＋ＢΣｅ（ｔ）　　　　　　　−（
６）但し、ＡＳＢは予め定める係数であり、立上り時に
は、Ｂ−８５、 定常時には、Ｂ−ＢＬ （なお、Ｂ５くＢＬ） である。

つまり、この実施例は、速度差ΔＮ　（一Ｎ。

Ｎ）による比例制御電圧ｅ　（ｔ）だけではなく、それ
を積分制御電圧Σｅ　（ｔ）で補正した制御電圧ＶＯを
出力するようにされている。そして、定常時３７ には、積分制御電圧の割合が増加するようにされている
。この理由は、定常時における速度変動に対する追従性
を良くするためである。

速度差ΔＮによる比例制御電圧ｅ　（ｔ）は、次式で表
わされる。

？（ｔ）＝Ｒａ　（　　ＧＤ’　　　ΔＮＴＢＬ・■＋
Ｉｏ＋　　　１ ３７５ＫＴ　　　Δｔ　　　　　　　　Ｋ■十ＫｅＮ 一ＲａＧＤ′・ＡＮ＋ＫｅＮ ３７５Ｉ（Ｔ　　　Δｔ ＋Ｒ　ａ　　（　Ｉ　ｏ　＋ＴＢＬ／ＫＴ　）　　　　
−　　（７）但し、 Ｒａ：アマチュア抵抗［Ω］ ＫＴ：｝ルク定数［ｋｇｍ／Ａ　］ Ｋｅ：誘起電圧定数［　Ｖ　／ｒｐｍ］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　］ ３８ てある。

なお、Ｎは、第３図、第５図または第７図の処理で決定
された制御用回転数である。

積分制御電圧Σｅ　（ｔ）は、比例制御電圧ｅ　（ｔ）
、つまりいままでの速度差分を累積した電圧である。

第９図は、制御部１４による比例積分データの算出処理
手順を表わすフローチャートである。

制御部１４では、たとえば第３図に示す処理によって制
御用回転数Ｎを決定するごとに、式（７）に基づいて、
比例制御電圧ｅ　（ｔ）か算出され、記憶される（ステ
ップＳ３１）。

次いで、第３図のステップＳｌｌまたはＳ１２でリセッ
１・またはセットした定常域フラグの状態か判別され（
ステップＳ３２）、定常域フラグがリセットされてモー
タ回転速度が過渡応答域の場合は、係数Ｂ＝８５とされ
（ステップ８３３）、定常域フラグがセットされてモー
タ回転速度が定常域に達している場合は、Ｂ＝ＢＬとさ
れて（ステップＳ３４）、制御電圧ＶＯ＝Ａｅ（ｔ）→
−ＢΣｅ　（ｔ）が算出される（ステップＳ３５）。

３９ よって、モータ制御開始後、定常状態になるまでの立上
り時には、積分制御電圧が相対的に少なく、定常時では
、積分制御電圧か相対的に多くなる。換言すれば、モー
タ制御電圧を構成する制御信号成分のうち、比例制御成
分が、過渡応答域では相対的に大きく、定常域では相対
的に小さくなるようにされている。

この結果、モータ回転速度の立上り時間を短くでき、か
つ、定常時に速度の追従性をよくできる。

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。

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、負荷の
大小に拘らず、モータ回転速度か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、その影響が判別結
果に表われず、回転速度が、定常域４０ に達したことを正確に検出できる。

さらに、モータ回転速度が定常域になった後は、ノイズ
等に強く、かつ、制御信号における積分制御成分の割合
が相対的に大きくされるので、負荷変動に対する追従性
に優れた安定した定速制御が可能である。

【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、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５図は、第３図の制御をさらに改良した、第３図のス
テップＳＩＯ〜Ｓ１２と置換可能な制御内容を表わすフ
ローチャートである。 第６Ａ図および第６Ｂ図は、速度検出信号に特４１ 殊な振動が生じた場合の問題点を説明するための図であ
る。 第７図は、第３図の制御をさらに改良した、第３図のス
テップＳＩＯ−３１．２と置換可能なさらに別の制御内
容を表わすフローチャートである。 第８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９図は、制御部１４による比例積分制御データの算出
処理手順を表わすフローチャートである。 図において、１０・・・ＤＣサーボモー夕、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、］４・・・制御部、１５・・
・速度指令信号入力部、１６・・・比例積分制御ユニツ
ｌ・、Ｍ１、Ｍ２・・・メモリ、を示す。

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、速
   度差に基づく比例制御成分と、速度差を積分した積分制
   御成分とを含む制御信号によってモータをフィードバッ
   ク制御するモータ制御装置であって、 所定タイミングごとに、モータ回転速度に関するデータ
   を算出するデータ算出手段、 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複数の記憶エリアを有し、デー
   タ算出手段によってモータ回転速度に関するデータが算
   出されるごとに、既に記憶されているデータを順次１つ
   ずつシフトして最古データを捨て、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、 記憶手段に記憶されている複数回分のデータのうちの大
   小中央に相当するデータと今回算出された最新データと
   を比較し、最新データが大小中央に相当するデータに該
   当するかまたは該データに対して所定範囲内であるか否
   かに基づいて、モータ回転速度が定常域に達したか否か
   を判定する判定手段、および 判定手段によって、モータ回転速度が定常域に達したと
   判定されたとき、モータをフィードバック制御する制御
   信号成分のうち、積分制御成分を相対的に増加させる制
   御成分変更手段、 を含むことを特徴とするモータ制御装置。 ２、モータ回転速度が指令速度に等しくなるように、速
   度差に基づく比例制御成分と、速度差を積分した積分制
   御成分とを含む制御信号によってモータをフィードバッ
   ク制御するモータ制御装置であって、 所定タイミングごとに、モータ回転速度に関するデータ
   を算出するデータ算出手段、 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複数の記憶エリアを有し、デー
   タ算出手段によってモータ回転速度に関するデータが算
   出されるごとに、既に記憶されているデータを順次１つ
   ずつシフトして最古データを捨て、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、 今回算出された最新データが、記憶手段に記憶されてい
   る複数回分データのうちの大小中央に相当するデータに
   該当するかまたは該データに対して所定の第１範囲内で
   あるか否かを判別する第１判別手段、 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が、所定の第２範囲内であ
   るか否かを判別する第２判別手段、 第１判別手段によって、最新データは大小中央に相当す
   るデータに該当するかまたは該データに対して所定の第
   １範囲内であると判別され、かつ、第２判別手段によっ
   て、最大データと最小データとの差が所定の第２範囲内
   であると判別されたとき、モータ回転速度が定常域に達
   した判定する判定手段、および判定手段によって、モー
   タ回転速度が定常 域に達したと判定されたとき、モータをフィードバック
   制御する制御信号成分のうち、積分制御成分を相対的に
   増加させる制御成分変更手段、 を含むことを特徴とするモータ制御装置。 ３、モータ回転速度が指令速度に等しくなるように、速
   度差に基づく比例制御成分と、速度差を積分した積分制
   御成分とを含む制御信号によってモータをフィードバッ
   ク制御するモータ制御装置であって、 所定タイミングごとに、モータ回転速度に関するデータ
   を算出するデータ算出手段、 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複数の記憶エリアを有し、デー
   タ算出手段によってモータ回転速度に関するデータが算
   出されるごとに、既に記憶されているデータを順次１つ
   ずつシフトして最古データを捨て、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、 今回算出された最新データが、記憶手段に記憶されてい
   る複数回分のデータのうちの大小中央に相当するデータ
   に該当するかまたは該データに対して所定の第１範囲内
   であるか否かを判別する第１判別手段、 最新データが、予め定める目標回転速度データに対して
   所定の第２範囲内であるか否かを判別する第２判別手段
   、 第１判別手段によって、最新データは大小中央に相当す
   るデータに該当するかまたは該データに対して所定の第
   １範囲内であると判別され、かつ、第２判別手段によっ
   て、最新データは目標回転速度データに対して所定の第
   ２範囲内であると判別されたとき、モータ回転速度が定
   常域に達したと判定する判定手段、および 判定手段によって、モータ回転速度が定常域に達したと
   判定されたとき、モータをフィードバック制御する制御
   信号成分のうち、積分制御成分を相対的に増加させる制
   御成分変更手段、 を含むことを特徴とするモータ制御装置。