JPH0352577A - モータの制御電圧算出装置 - 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】 く産業上の利用分野〉 この発明は、モータの制御信号算出装置に関し、特に、
モータの回転速度をＰＷＭ信号によって制御する場合に
おけるＰＷＭ信号の算出装置に関するものである。

く従来の技術〉 モータの回転速度制御装置の中にはＰＷＭ信号によって
制御するようにしたものがある。

このような回転速度制御装置は、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ＤＣサーボモー夕制
御装置にも採用されている。

光学系駆動用のサーボモータ制御装置においては、特に
、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タを一定速度に
保ち、光学系を一定速度で移動させる必要がある。

従来は、サーボモー夕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
ＰＷＭ信号を得る比例制御が行われていた。

く発明が解決しようとする課題〉 ところが、従来の比例制御では、実際の検出速度から目
標速度までモータ速度を増加させる場合の加速度が、目
標速度の大小によって変わり、目標速度が大きい程加速
度が小さく、目標速度に達す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。

より具体的に説明をする。

モータに電圧Ｖを加えた時の運動方程式は、般に、 −Ｖ−Ｒａ（１０＋Ｔａｂ／Ｋｔ）　　　　−（１）と
なる。

これをｎについて解くと、ｔ−０でｎ＝Ｎｐならば、 ，−Ｖ−Ｒ　ａ　（　Ｉ　Ｏ　＋ＴＢ　Ｌ　／Ｋｔ　）
ＫＥ また、 ．左１二皐ユー３７５ＫＴＫＥ ｄｔ　　　ＲａＧＤ２ となる。

この式より、サンプリングした速度がＮｓに、電圧Ｖを
加えた時間の加速度ａは、Ｎｐ−Ｎｓ，ｔ−０を代入す
ることにより、の時 ＲａＧＤ２ ・・・　（４） で与えられる。

ところで、目標速度をＮ１サンプリングしｔ二速度をＮ
　Ｓ　、その差をΔＮとした場合、通常の比例制御によ
って、 Ｖ−ＫΔＮ−Ｋ　（Ｎ−Ｎｓ　） を印加した場合の加速度ａは、 Ｖ−ＫΔＮ，Ｎｓ−Ｎ−ΔＮを式（４）に代入すると、 ａ．．．３７５ＫＴＫＥ ＲａＧＤ２ （Ｎ−ΔＮ）１ ，，，　３　７　５　ＫＴ　ＫＥ ＲａＧＤ２ × ｛ （Ｋ／ＫＥ　＋１） ΔＮ−Ｎ この式より、ΔＮが同じ値であっても、目標速度Ｎが大
きければ加速度ａが小さく、Ｎが小さいとａが大きくな
ってしまうことがわかる。

それゆえ、この発明は、このような欠点を解消するため
になされたもので、追従性よくモータを制御できる制御
信号算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、モータの回転速度を制御するための制御電
圧を算出する装置であって、制御電圧を、目標回転速度
と実際の回転速度との差に第１定数を掛けた値、実際の
回転速度に第２定数を掛けた値、および所定のオフセッ
ト電圧の和として算出する演算手段と、光学系を予め定
める位置で停止させ、一定の印加電圧によってモータを
加速させてそのときの速度と時間とをサンプリングした
後モータを停止させるサンプル値測定手段と、サンプル
値測定手段の測定結果から、演算手段の算出した第１定
数および第２定数を補正する補正手段とを含むことを特
徴とするモータの制御電圧算出装置である。

く作用〉 この発明によって制御電圧を求めると、目標速度に拘ら
ず、加速度は、目標速度と実際の速度との速度差によっ
て決まり、また、加速度定数を任意の値に選ぶことによ
って、目標との速度差に対して所望の加速度を得ること
ができる。

また、理論的に算出した所定の第１定数および第２定数
を、実測データによって補正する。

よって、機種によってモータ付加が微妙に異なる場合も
、それに対処して第１定数および第２定数を補正できる
。

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
モー夕の駆動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
モー夕の駆動制御回路の構戊例を示すブロック図である
。この制御回路は、ＤＣサーボモータへの印加電圧とし
てＰＷＭ信号を使用する回路になっている。

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
するごとに回転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は、サーボモータ１０が１
回転することによりたとえば２００個の回転パルスを出
力する。

また、ロータリエンコーダ１２の回転パルスには、少な
くともＡ相の回転パルスおよびＢ相の回転パルスが含ま
れていて、両回転パルスは等しい数（モータ１回転当た
り２００ｒｒ！Ａ）で、かつ互いに位相が９０度ずれた
パルスになっている。

ロータリエンコーダ１２から出力される回転パルスは、
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から与えられる回転パルスに基づ
いて、サーボモータ１０の回転を検出するための回路で
ある。エンコーダ信号入力部１３の検出出力は制御部１
４へ与えられる。

制御部１４は、この回路全体を制御する中枢であって、
サーボモータ１０の制御信号の算出その他の演算処理等
を行うものである。

制御部１４には、後述する制御動作の際に用いられるメ
モリやタイマが含まれている。

制御部１４には、また、動作指令信号および指令速度が
与えられる。指令速度は、複写機本体の制御部（図示せ
ず）からの速度指令クロックが速度指令信号入力部１５
へ与えられて信号処理され、制御部１４へ与えられるよ
うになっている。この詳細については後述する。

制御部１４は、これら各入力信号に基づいて演算処理を
実行し、Ｐ　ＷＭ　（ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄ
ｕｌａｔｉｏｎ）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、与えられるＰＷＭデータに基づ
いてＰＷＭ信号のパルス幅（出力デューティ）を変化さ
せ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１０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を所望の速度で正確に回転
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、この駆動制御回路では、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、エンコーダ信号人力部１
３は、ロータリエンコーダ１２から出力されるＡ相の回
転パルスが与えられるエッジ検出回路１３１を備えてい
る。エッジ検出回路１３１は、与えられる回転パルスの
立ち上りエッジを検出して、その検出出力を導出する。

エンコーダ信号入力部１３は、また、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ビット構或の
フリーラニングカウンタ１３３と、キャプチャレジスタ
１３４とを備えている。キャプチャレジスタ１３４は、
エッジ検出回路１３１のエッジ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ニン
グカウンタ１３３のカウント数を読取保持するものであ
る。

なお、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。

該入力部１３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を備えている。アップ
ダウン検出部１３５は、Ａ相のエッジ検出出力が与えら
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。アツプダウンカウンタ１３６は
、アップダウン検出部１３５の判別出力に基づいて、エ
ッジ検出回１６　１　３　１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相の立ち上がりエッジ検出信号によって更新
されていく。また、アツブダウンカウンタ１３６は、エ
ッジ検出信号（回転パルス数）をカウントする。

それゆえ、アップダウンカウンタ１３６で、回転パルス
がｎ個カウントされる間にフリーランニングカウンタ１
３３でカウントされる基準パルスのカウント数を計測し
、それに基づいて回転数Ｎを算出することができる。回
転数Ｎは、Ｎ−立憲 Ｘ （６） で表わされ、回転数Ｎと誤差Ｎ″との関係はとなる。

これらの関係をグラフで表わすと第３Ａ図のようになる
。

この実施例は、このような回転数Ｎと誤差Ｎ′との関係
に着目し、制御部１４がキャプチャレジスタ１３４およ
びアツプダウンカウンタ１３６のカウント数を読み取る
サンプルタイミングを工夫して、回転数Ｎが増加するの
に応じて回転数Ｎを算出する回転パルス数ｎを増加させ
ることにより、回転数Ｎの増加に伴なって２乗の割合で
増加しようとする誤差Ｎ゛を、式（７）で表わされるよ
うに、１乗の割合での増加に止めるようにして誤差Ｎ′
をおさえ、正確な回転数Ｎの検出ができるようにしたも
のである。

より具体的に説明すると、あるサンプルタイミングから
次のサンプルタイミングまでの１サンプル時間をΔｔと
すれば、回転数Ｎを検出するためには、サンプル時間Δ
ｔ内に少なくとも１以上の回転パルス、つまりエッジ検
出回路１３１の出力が導出されなければならない。

そのためには、上述の式（６）は、 Ｘ≦Δｔ の要件を満たさなければならず、 結局、回転数Ｎと誤差Ｎ′とは、 Ｎ′よ（１／Δｔ）Ｎ　　　　　　　　・・・（８）な
る関係を満たすことが必要である。式（８）の関係は、
第３Ｂ図に示すように、直線Ｎ−−　（１／Δｔ）Ｎの
上側となる。

よって、サンプル時間Δｔを式（８）の関係を満足する
適当な一定時間とすることにより、第３Ｂ図における太
線の部分、つまり回転数Ｎに対して誤差Ｎ′が比較的少
ない範囲をうまく利用して、回転数Ｎを検出できるので
ある。

第４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Ｎを算出するための制御動作を
表わすフローチャートである。

次に、第２図、第３Ｂ図および第４図を参照して説明を
する。

制御部１４は、内部のタイマ１が一定のサンプル時間Δ
ｔに達するごとに（ステップＳ１）、タイマ１をリセッ
トし（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Ｓ３）。

そして、読出したキャプチャレジスタ１３４のカウント
数ＣＰＴｎからメモリＡにストア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Ｃ　Ｐ　Ｔ　
ｈ−＋を減じて１サンプル時間Δｔ内の基準クロック数
Ｘを求めた後、ＣＰＴｎをメモリＡにストアする（ステ
ップＳ４）。

また、読出したアップダウンカウンタ１３６のカウント
数ＵＤＣｎからメモリＢにストア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
　ｎ−＋を減じて１サンプル時間Δｔ内の回転パルス数
を求めた後、ＵＤＣｎをメモリＢにストアする（ステッ
プＳ５）。

その後、上述した式（６）に基づいて、サーボモータ１
０の回転数Ｎを求める（ステップＳ６）。

なおステップＳ５およびＳ６において、サーボモータ１
０の回転数Ｎが増加すればサンプル時間Δｔ内において
、回転パルス数ｎも段階的に増加するので、第３Ｂ図に
おける太線の部分を利用してサーボモータ１０の回転数
Ｎが検出できることは前述の通りである。

次に、速度指令信号入力部１５について説明をする。

第５図は、速度指令信号人力部１５の具体的な横戊例を
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がりエッジを検出す
るためのエッジ検出回路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と共用してもよい。

キャプチャレジスタ１５３は、エッジ検出回路１５１の
エッジ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、エッジ検出回路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ックはエッジ検出
回路１５１へ与えられ、立ち上がりエッジが検出される
。エッジ検出回路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
立ち上がりエッジに応答して更新されて行く。よって、
あるエッジ検出信号に基づいてキャプチャレジスタ１５
３の内容を読出し、次のエッジ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１５２のカウント数を計測することができる
。つまり、目標となる回転速度データを得ることができ
る。

なおこの実施例では、キャプチャレジスタｌ５３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、それ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
割算することで、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いる。

次に、出力電圧Ｖの算出の仕方について説明をする。

制御部１４は、以上のようにして検出したサーボモータ
１０の実際の回転数ＮＳと、速度指令信号人力部から与
えられる指令回転数Ｎとの差から、次の式で表わされる
印加電圧を算出する。

＋ＫＥＮｓ ３７５ＫＴ　　　Δｔ ＋Ｒ　ａ　（　１０　＋Ｔｇ　ｔ．／ＫＴ　）　　　　
　　−　　（９）この式で表わされる電圧を印加した場
合の加速度は、式（９）を前述の式（４）に代入し、Ｎ
Ｓ−Ｎ−ΔＮにおきかえると、 ａ＝３７５ＫｖＫＥ Ｒ　ａ　ＧＤ２ 十ＫＥ　ＮＢ　−Ｒａ　（　１０　＋ＴＢ　Ｌ　／ＫＴ
　）　１÷ＫＥ−Ｎｓ］ ３７５Ｋ７　ＫＥ　，Ｒａ　，　　ＧＤ２　　．ΔＮＲ
ａＧＤ２　　　　　　　３７５ＫＴ　　　ΔｔＫＥ ΔＮ Δ　ｔ （１０） となり、速度差ΔＮをΔｔで割った値が加速度となり、
Δｔを最適化することにより、ΔＮに対して、一定の最
適な加速度を得られることになる。

次に、上式（９）を導き出した過程について説明する。

第６図は、永久磁石フィールド形ＤＣサーボモー夕の等
価回路図である。

モータアマチャアに信号電圧Ｖを与え、出力として回転
軸の角変位θを得る場合のモータの伝達関数は、 Ｌ　ａ−！−Ｌ十Ｒａ　Ｉ　＋Ｅ−Ｖ　　　　　　　−
　（１　１）ｄｔ と導かれる。

モータの誘起電圧Ｅは回転軸の角速度ωに比例するので
、 ｄｔ 但し、ＫＥ：誘起電圧定数 発生トルクはアマチュア電流Ｉに比例するのでＴ”−Ｋ
Ｔ　Ｉ　　　　　　　　　　　　　・・・（１３）但し
、ＫＴ：トルク定数 いま、ロー夕と負荷の感性モーメントの和をＪ、軸受の
損失を含めたモータの制動負荷をＢとすると、負荷トル
クＴＬは、 ｄｔ モータの発生トルクと負荷トルクとは等しくなるので、 ｄｔ となる。

一般にアマチュア回路のインダクタンスＬａは慣性モー
メントＪと比較して小さく設計されているのでＬａ−０
、 また、制動負荷Ｂも無視できるのでＢ−０とすると、 式（１１）は、 Ｖ−Ｒａ　Ｉ＋Ｅ　　　　　　　　　−　（１６）式（
１４）は、 ｄｔ となる。

慣性モーメント］　［ＫｇＩＩｌｓｅｃ２］は実際には
ＧＤ２　［Ｋｇｍ２］を用いた方が便利であるのでＧＤ
２への変更を行う。

ＧＤ２＝Ｍｇ　（２ｋ）　２　　　　　　・・・（１８
）ここで、 Ｇ−Ｍｇ　：物体の重量［Ｋｇ］ Ｍ：質量 ｇ：重力加速度［９．　８ｍｌ　ｓｅｅ２］ｋ：回転半
径 物理的な慣性モーメントＪ　　［Ｋｇｍｓｅｃ２］は、
全質量がある距離の所に集まっていると考えると、Ｊ−
Ｍｋ２　　　　　　　　　　　　　　・・・（１９）で
表わされる。従って、 ＧＤ２−４ｇＪ　　　　　　　　　　　・・・（２０）
となる。

式（１７）、式（２０）より、 ４ｇ 式（２１）、式（２２）より、 ＴＬ−ＧＤ２．２π　ΔＮ ４ｇ　　　６０　　Δｔ ２“　　・主旦・ＧＤ２ ４ｇＸ６０　　Δｔ ゆえに、 となる。

この式（２３）により、時間Δｔの間に回転数の変化量
ΔＮを得るのに必要なトルクが表わされる。

必要な負荷トルクがモータの発生トルクであるから、式
（１３）、式（２３）より、 ＫＴＩ−ＧＤ２　ΔＮ ３７５　Δｔ が得られる。

ここで、式（１３）より発生トルクと電流はＫ丁を定数
とする比例式であるが、無負荷の状態でも必要な電流（
無負荷電流）がある。

いま、無負荷電流をＩＯとすると となる。

次に、実際の駆動制御方式は、ＰＷＭによる電圧駆動型
であるから、式（１６）、式（２５）より、 （２６） となる。

ここで、誘起電圧はＥは Ｅ−ＫＥＮ 但し、ＫＥ：誘起電圧定数 であるから、式（２６）は、 （２７） となる。

ところで、式（２７）は、摺動負荷およびモータに対す
る制動負荷の項を含んでいない。そこで、この摺動負荷
および制動負荷をＴＥＩＬとすると、 無負荷電流ＩＯ より算出されるモータの制動負 荷ＴＢＭは・ となり、 式 （１４） の制動負荷Ｔ日 （Ｂω） は、 ＴＢ 鵬ＴＢＬ＋ＴＢ間 となる。

これにより、 式（２７） は、 十Ｒａ （ＴＢＬ／ＫＴ） ＋ＫＥ Ｎ ＋ＫＥＮ （３１） となる。

以上のことにより、整理すると目標速度Ｎに対して速度
差ΔＮが発生した場合、 ＋ＫＥＮ ３　７　５　ＫＴ　　　Δｔ ＋Ｒａ　　（１０　＋ＴＢＬ／ＫＴ）　　　　　　−　
　（９）で得られる電圧Ｖをモータに印加すればよい。

なお、ここで、実際に使用する負荷およびモータが決定
されることにより定数となるものはＲａ：アマチュア抵
抗［Ω］ ＫＴ：トルク定数［ｋｇ＋ｌｌ／Ａ　］ＫＥ：誘起電圧
定数［Ｖ／ｒｐｍ］ ■ｏ：無負荷電流［Ａ］ ＧＤ２　：負荷とモータによる慣性モーメント［ｋｇ　
ｒｓ２］ ＴＲＬ：摺動負荷［ｋｇ＋ａ］ である。

よって、Ｎ，ΔＮ１Δｔが制御時における変数となる。

ところで、上述の式（９）において、第１項の目標回転
速度と実際の回転速度との差に掛ける第１定数、第２項
の実際の回転速度に掛ける第２定数、および第３項のオ
フセット電圧は、それぞれ、計算上求められた値であっ
て、理論的には一定であっても、実際には微妙に変化す
る。

なぜならば、このサーボモータ１０が、たとえば複写機
の光学系駆動用のサーボモータの場合を考えると、機種
ごとの光学系の微小な寸法のばらつきや光学系に含まれ
るワイヤ張力や滑り摩擦の違い等によって、モータ負荷
が微妙にばらついているからである。

また、光学系が移動する際においても、光学系の位置に
よって、摺動抵抗その他が微妙に異なり、それがモータ
負荷を微妙に変化させる。

そこで、この実施例では、上述のようにして計算上求め
られた第１定数、第２定数およびオフセット電圧を、以
下に説明する制御を行うことによって実測し、実際の装
置ごとに補正する。

第７図に、まず、オフセット電圧の測定動作のフローチ
ャートを示す。

制御部１４は、エンコーダ信号入力部１３からの出力に
基づいて、サーボモータ１０のサンプル速度ｎが０か否
かの判別をしくステップＳ１１）、サーボモータ１０が
回転している場合にはブレーキングして（ステップＳ１
２）、エンコーダ信号入力部１３によって検出されるサ
ンプル速度ｎを０にする（ステップＳ１３）。

次いで、制御部は、ＰＷＭユニット１６へ与えるＰＷＭ
データＶＰＷＭをＯにリセットした後（ステップＳ１４
）、タイマ２を０にするとともに、ＰＷＭデータＶＰＷ
Ｍを最少単位電圧だけ増加し（ステップＳ１５）、その
ＰＷＭデータＶＰＷＭをＰＷＭユニット１６へ与え、タ
イマ２で計時される時間ｔ１サーボモータ１０に電圧Ｖ
ＰＷＭを印加する（ステップＳ１６，５１７，Ｓ１８）
そして、サーボモータ１０のサンプル速度ｎが０のまま
であれば、ＰＷＭデータＶＰＷＭをさらに最少単位電圧
増加し、該増加したＰＷＭデータＶＰＷＭに基づいて時
間ｔ１の間サーボモータ１０の駆動を試み、以下同様の
制御を繰返す（ステップＳ１５〜Ｓ１９）。

そして、サーボモータ１０が回転を開始したら、サーボ
モータ１０をブレーキングしてその回転を停止させ（ス
テップＳ２０，Ｓ２１）　、サーボモータ１０が回転を
開始した瞬間のＰＷＭデータＶＰＷＭから最少単位電圧
を引いた値をオフセット電圧ｖＯとして設定する（ステ
ップＳ２２）。

次に、第１定数および第２定数の補正の仕方について説
明をする。

補正は、 ｌ．実際に、第１図に示す制御回路においてサーボモー
タ１０を駆動させ、予め定めるサンプル値をサンプルす
る。

■．サンプルしたサンプル値に基づいて、第１定数およ
び第２定数を補正する計算を行う、という手順でする。

次に、Ｉ．および■．にっいて説明する。

Ｉ．サンプル方法 第８図を参照して述べると、 ■サーボモータ１０が停止している状態から、所定のＰ
ＷＭ信号をサーボモータ１０に加える。

■ＰＷＭ信号を出力した時刻を１−０とし、微小時間ｔ
ｏ秒後のモータ速度ｎＱを測定する。

■時刻１−０からｔ１秒後（ｔ１　＞＞ｔｏ）のモータ
速度ｎ１を求める。

■時刻ｔｏからｔ２秒後（ｔ２−ｔ１＋ｔｏ）の速度ｎ
２を求める。

■ブレーキングを行いサーボモータ１０を停止させる。

■．補正計算 モータの回転速度ｎおよび加速度ａ＝（ｄｎ／ｄｔ）は
、それぞれ、先に説明した式（２）、式（３）で表わさ
れるから、 Ｖ（１　−Ｒａ　　（１０　＋ＴｌＩＬ／ＫＴ）とおく
と、 式 （２） 式（３） は、 ｎ−■”　　［１−ｅｘｐ　（　−　（ｙ／ｘ）　ｔｌ
　］ｙ （３２） ａ−ｖ”　ｅｘｐ　（（ｙ／ｘ）　ｔ）Ｘ （３３） となる。

？でサンプリングした値から８■， ａ１ を求めると、 ａｏ −ｎｏ／ｔ（３ （３４） ａ１ （ｎ２　−ｎ１ ） ／ｔｏ （３５） これを式 （３３） に代入すると、 ａ０ Ｖ−Ｖ０ Ｘ （３６） Ｖ−Ｖｏ ａ１　″’−ｅ　　ｘ　　ｐ Ｘ ｛一 （ｙ／ｘ） ｔ１　１ （３７） また、 ｔ１， ｎ１ を式 （３２） に代入すると、 ？−Ｖｏ ｎ１　胃■ ｙ Ｘ　　［１−ｅｘｐ　　（−　（ｘ２／ｘ１）ｔ＋　）
ｌ　］・・・　（３８） 式（３６）．式（３７）より、 ｅｘｐ　（−　（ｙ／ｘ）ｔ１）＝ａ１／ａｏこれを式
（３８）に代入すると、 ｙ ．’．　　ｙ＝ｖ−ＶＯ（１−８１　／ａｏ　）　−　
（３９）ｎ１ また、式（３６）より ｘ−Ｖ−Ｖｏ　　　　　　　　　　・・・（４０）ａ０ となる。

以上説明したサンプル方法および補正計算を制御部１４
が実行する動作を第９図のフローチャートに示す。

次に、第９図の制御動作について説明をする。

制御部１４は、エンコーダ信号入力部１３から？信号に
基づいて、サーボモータ１０が回転しているか否かを判
別し（ステップＳ３１）、回転している場合にはサーボ
モータ１０の回転を停止させる（ステップＳ３２．Ｓ３
３）。

この状態で、サンプル時間を計時するタイマ３をＯにし
、ＰＷＭデータとしてｖ１を出力して、タイマ３をスタ
ートさせ、タイマ３が時間ｔｏを計時するのを待つ（ス
テップＳ３４．Ｓ３５，Ｓ３６，Ｓ３７）。タイマ３が
ｔｏを計時した時、エンコーダ信号入力部１３から与え
られるモータ速度を速度ｎ■としてサンプルする（ステ
ップＳ３８）。

次いで、タイマ３が時間ｔ１を計時した時のサーボモー
タ１０の速度ｎをサンプル速度ｎ１としてサンプルする
（ステップＳ３９．Ｓ４０）。

さらに、タイマ３が時間ｔ２を計時した場合としてサン
プルする（ステップＳ４１．３４２）。

その後、制御部１４は、サーボモータ１０を停止させ（
ステップ３４３，Ｓ４４）　、前述した式（３６），式
（３７），式（３つ）および式（４０）で表わされるａ
。＋　　ａｊ＋　　ｘ＋！／の計算を行う（ステップＳ
４５，Ｓ４６）。

そして、この計算結果によって、式（９）における第１
定数および第２定数を補正する。

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戊されており、一定数の
基準クロックを係数するご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（９
）によって求められた電圧データである。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
ロップ１６４がセットされる。従って、フリップフロッ
プ１６４の出力、つまりＰＷＭ出力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（９）で算出さ
れた電圧データでデューティが決められ、ＰＷＭ信号が
導出される。

第１２図は、ドライバ部１１の一例を示す回路図である
。ドライバ部１１は、たとえば第１２図に示すようなト
ランジスタブリッジ回路を含んでおり、サーボモータ１
０を正転および逆転させることができる。

制御部１４からのドライバ部駆動信号は、入力端子１１
１に与えられ、ドライバ部駆動信号がハイレベルではサ
ーボモータ１０が正転、ローレベルではサーボモータ１
０が逆転する。

また、ＰＷＭユニット１６からのＰＷＭ信号は、入力端
子１１２へ与えられ、ＰＷＭ信号がハイレベル／ローレ
ベルに切換えられることによって、モータがオン／オフ
される。

簡単に動作を説明しておくと、人力端子１１１および１
１２にハイレベル信号が与えられると、トランジスタ１
１４および１１５がオンして、サーボモータ１０に矢印
ａ方向の電流が流れ、サーボモータ１０は正転する。

一方、入力端子１１１にローレベル信号、入力端子１１
２にハイレベル信号が与えられると、トランジスタ１１
６および１１７がオンして、サーボモータ１０に矢印ｂ
方向の電流が流れ、サーボモータ１０は逆転する。

さらに、入力端子１１２がローレベルの場合は、サーボ
モータ１０への通電は禁止される。

なお、この発明は、上述の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、ＰＷＭ
信号以外の形の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・目標速
度に拘らず、加速度を一定の値にすることができる制御
信号を算出できる。よって、目標速度に拘らず、追従性
のよいモータの速度制御をすることができる。

マタ・モータの負荷変動に拘らず第１定数および第２定
数を補正し、追従性のよいモータの速度制御が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例が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全体構成を示すブ
ロック図である。 第２図は、この発明の一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要部構成を示す回路
ブロック図である。 第３Ａ図および第３Ｂ図は、モータの回転数Ｎと誤差Ｎ
゛との関係を表わすグラフである。 第４図は、この発明の一実施例における回転速度検出動
作を表わすフローチャートである。 第５図は、速度指令信号人力部の具体的な構戊例を示す
ブロック図である。 第６図は、永久磁石フィード形ＤＣサーボモー夕の等価
回路図である。 第７図は、オフセット電圧の測定動作のフローチャート
である。 第８図は、速度データおよび時間データをサンプリング
する原理を説明するための図である。 第９図は、速度データおよび時間データをサンプリング
するための制御動作のフローチャートである。 第１０図は、ＰＷＭユニットの具体的な構成を示すブロ
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１２図は、ドライバ部の一例を示す回路図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モータの回転速度を制御するための制御電圧を算出
   する装置であって、 制御電圧を、目標回転速度と実際の回転速度との差に第
   １定数を掛けた値、実際の回転速度に第２定数を掛けた
   値、および所定のオフセット電圧の和として算出する演
   算手段と、光学系を予め定める位置で停止させ、 一定の印加電圧によってモータを加速させてそのときの
   速度と時間とをサンプリングした後モータを停止させる
   サンプル値測定手段と、 サンプル値測定手段の測定結果から、 演算手段の算出した第１定数および第２定数を補正する
   補正手段と、 を含むことを特徴とするモータの制御電圧算出装置。