JPH03218286A - 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　（ｐｈ３ｓ
ｅ−ｌｏｃｋｅｄ　ＩＯＯＩ１）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。

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６ 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ほＯ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かかかる。

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
転速度が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が多く、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か算出されるごとに
、既に記憶されているデータを順次１つず９ 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に速度差を積分した
積分制御成分を加え、比例積分制御を開始する手段、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１０ 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１１ 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
分に速度差を積分した積分制御成分を加え、比例積分制
御を開始する手段、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１２ 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に速度差を積分した積分制御成分
を加え、比例積分制御を開始する手段、を含むことを特
徴とするモータ制御装置である。

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１３ れているデータが順次１つずつシフトされて最古データ
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
分に速度差を積分した積分制御成分が加えられ、比例積
分制御が開始される。

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１４ 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
ち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、モータ回転速度か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に
速度差を積分した積分制御成分か加えられ、比例積分制
御が開始される。

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。

そして、モータ回転速度か定常域に達したと判定された
とき、モータをフィードハック制御する制御信号成分に
速度差を積分した積分制御成分が加えられ、比例積分制
御か開始される。

１５ 〈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
モー夕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］０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、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、ザーボモータ１０が１
回転することにより、各相、たとえば２００１６ 個の速度検出パルスか出力される。

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ついて
、サーボモータ１０の回転速度を検出するだめの回路で
ある。エンコダ信号入力部］３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、モータ
回転速度の定常域到達検出処理、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１７ 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］５て信号処理されてから制御部１
４へ与えられる。

比例積分制御ユニット］６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］６から出力さ
れる制御信号によってサボモータ］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、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。

第２図は、エンコーダ信号人力部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１２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、正確な速度検出が行えるとと
もにザーボモータ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１８ 入力部１３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Ｂ１９ 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２０ 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
準クロツクの周波数を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相の速度検出ノくルス数をＣ［ｐｐｒコ、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．ｌ、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冒 ｎＡ ｎＡ （２） ＣＰＴ．　　一ＣＰＴ， Ｘ ２１ 但し、Ａ：−！−Ｘ６０ Ｃ Ｘ　：　　ＣＰＴ，−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Ｎ。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＝ＣＰＴｌｌ−ＣＰＴｎ−＋　−　（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２２ 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，がら、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内の基僧ク
ロック数Ｘ７＞ｊ求められた後、ＣＰＴｏ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ヵウンタ１３６のカウ
ント数ＵＤＣ，，から、すでに記憶されている前回読出
したアップダウンヵウンタ１３６のカウント数Ｕ　Ｄ　
Ｃ　ｎ−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、今回のザンプル
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、２３ 制御用回転数Ｎが決定される。

第４図は、ステップ８７〜８　１．　２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Ｅ］〜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Ｎｆｉ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−２１が、Ｅ４に３回前の回転数データ
Ｎｉｎ−３１が、Ｅ５に４回前の回転数データＮ（ｎ−
４１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つの回転数デ
ータＮ，−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Ｅ　］−　１〜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，，２４ 〜Ｎ（Ｉ１−４１がソーティングされた場合、メモリＭ
２のエリアＥ１１に、たとえば５つの回転数データＮゎ
〜Ｎ（ｎ−４）のうち最大のものか、エリアＥコ２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Ｅ
１５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Ｍ
１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に記憶されている５つ
の回転数データＮ７〜Ｎい−４，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　ｔ，ｌ−１＋としてエリアＥ２に、
それまでのデータＮＬｎ−１１は２５ ？回前の回転数データＮ（Ｉ１−２１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（Ｉ＋−３１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Ｎ，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。−Ｎ，。

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Ｎ。−Ｎ。−４，が、
大きい順に記憶される（ステップＳ９）。この結果、エ
リアＥ１３には、５つの回転数データＮｆｉ〜Ｎ（ｎ−
４１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Ｎ。が、メモリＭ２のエリ２６ ？Ｅ１３に記憶されている中央データＮ■と比較され、
Ｎ。がＮ。の所定範囲内にあるか否かが判別される（ス
テップＳ１０）。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Ｎｍの所定
範囲内に入っているか否かが判別される。

Ｎｍ　（１−α）≦Ｎ１≦ＮＩＮ　（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か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Ｎ０が上式（４）で示される範囲１
月二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。か選択２７ 決定される（ステップＳ１１）。

一方、最新回転数データＮ０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。か入ってい
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Ｎ，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Ｎ。は使われず、中
央データＮ．，，か制御２８ 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ＳＩＯ〜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ＳＩＯ−３１２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１ｎで回転数データＮ。

が算出されると、時点ｊ　ｎ　””’　ｊ　Ｌｎ−４）
の５回分の回転数データＮ。−Ｎ（Ｉ１−４１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。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２９ 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ＳＩＯ−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　ＩＩＩａＸと最小データＮｍｉｎとの差
（Ｎｍａｘ　−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、定常域には達して
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
ップＳ１１）。

最大データＮ　ｍａｘと最小データＮｍｉｎとの差３０ （Ｎｍａｘ　−Ｎｍｉｎ　）か、所定範囲Ｗ内であれば
、」一記ステップＳ　１　０　−　１で速度が定常域に
到達したとの判断が、振動等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。１に決定される（ステップＳ１２）。

このように、ステップ５　１．　０　−　１およびＳｈ
ｏ２という２段階の判別て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、制御が開始してから定
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ＳＩＯ−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
。

第７図は、第３図のステップＳＩＯ〜Ｓ１２と置換可能
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、３１ 制御が開始後、何らかの原因で、サーボモータ１０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Ｓ　
］．　Ｏに該当するステップＳＩＯ−１の第１段階の判
別に加えて、ステップＳＩＯ−２の第２段階の判別がさ
れる。

ステップＳ１０−２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Ｌ１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。の所定範囲内に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Ｎｎか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。

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。

３２ 最新回転数データＮｆｉ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［」標回転数データＮ。より
も低い回転数で落着きつつあるわけであるから、係る場
合には、サーボモータ１０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トされ、制御用回転数
Ｎには、最新回転数データＮ０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、ザーポモータ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ータＮ。か使用される（ステップＳ
１２）。

このように、この制御におい゛Ｃも、ステップＳ１０−
１およびＳ　１　０−２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、３３ 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３　１．　０−１の第
１段階の判別とステップＳＩＯ−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、基阜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］５２、立上り検出回路１５
］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１・リガとしてフリーランニングカウンタ１５
２のカウン１・数を読取保持するキャプチャレジスタ１
５３および立」ニリ検出回路１５１の出力パルスをアッ
プカウンＩ・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
ト構成のカウンタである。このフリーラ３４ 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、速度指令クロツクの立上り
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。

３５ 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１・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、速度指令クロツク１周期内におけ
るより正確な基準夕ロック数を求めるようにしている。

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　（−Ｎ。−Ｎ）による制御電圧（比３６ 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Σ
ｅ　（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＝０、 定常時には、Ｂ＝Ｂｏ である。

つまり、この実施例では、モータ回転速度が立上り時（
過渡応答域）においては、速度差ΔＮ（−Ｎ。−Ｎ）に
よる比例制御電圧ｅ　（ｔ）だけで速度制御が行われる
が、モータ回転速度が定常域になると、比例制御電圧だ
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（比例積分制御電圧）で速度制御が行わ
れ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てある。

３７ 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　（　　ＧＤ２　・−！−ｕ＋Ｉｏ＋一
−１３７５ＫＴ　　　Δｔ　　　　　　　　Ｋ■十Ｋｅ
Ｎ 一ＲａＧＤ２．ＡＮ＋Ｋ８Ｎ ３７５ＫＴ　　　Δｔ 十Ｒ　ａ　（　Ｉ　ｏ　＋ＴＢＬ／　ＫＴ　）　　　−
　（７）但し、 Ｒａ：アマチュア抵抗［Ωコ ＫＴ：トルク定数［ｋｇ＋＋＋／Ａ　］Ｋｅ：誘起電圧
定数Ｅ　Ｖ　／ｒｐｍＥ■ｏ：無負荷電流［Ａコ ＧＤ’　　：負荷とモータによる慣性モーメント［ｋｇ
　ｍ２コ ＴＢＩ，：摺動負荷［ｋｇｍ　］ である。

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。

３８ 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）が算出され、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
トまたはセットした定常域フラグの状態が判別され（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−０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＝ＢＣとされて
（ステップＳ３４）、制御電圧Ｖ　Ｏ　＝　Ａ　ｅ　（
ｔ）→−ＢΣｅ（１）が算出される（ステップＳ３５）
。

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、比例制御によりモータ回転速度の立上り時間
を短くでき、かつ、定常時には、３９ 比例積分制御によって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。

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、制御が比例積分制御に切替わるので、
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４０ 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８１０〜Ｓ１２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、速度指令信号人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。 ４１ 図において、１０・・・ＤＣザーボモー夕、１１・・・
ドライバ部、１２・・・ロータリエンコーダ、１３・・
・エンコーダ信号人力部、１４・・・制御部、１５・・
・速度指令信号入力部、１６・・・比例積分制御ユニッ
ト、Ｍ１、Ｍ２・・・メモリ、を示す。 ４２ Ｎ 第 ６Ａ 図 第 ６ Ｒ 図 特開平３　−　２１８２８６　（１４）第 ７ 図 Ｎ へ）≦≦

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
   信号成分に速度差を積分した積分制御成分を加え、比例
   積分制御を開始する手段、 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に速度差を積分した積分制御成分
   を加え、比例積分制御を開始する手段、 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
   信号成分に速度差を積分した積分制御成分を加え、比例
   積分制御を開始する手段、 を含むことを特徴とするモータ制御装置。