JPH0365086A - モータのディジタル帰還制御回路 - Google Patents
モータのディジタル帰還制御回路Info
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- JPH0365086A JPH0365086A JP2206691A JP20669190A JPH0365086A JP H0365086 A JPH0365086 A JP H0365086A JP 2206691 A JP2206691 A JP 2206691A JP 20669190 A JP20669190 A JP 20669190A JP H0365086 A JPH0365086 A JP H0365086A
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- motor
- data
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
- G05B19/39—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using a combination of the means covered by at least two of the preceding groups G05B19/21, G05B19/27 and G05B19/33
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37294—Coarse digitized position combined with fine digitized analog position signal
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37313—Derive speed from position
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42237—Pwm pulse width modulation, pulse to position modulation ppm
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
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。
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、電気モータの帰還制御を行うための方法及び
装置、そして特に、電気モータの自動的な帰還制御技術
に関するものである。
装置、そして特に、電気モータの自動的な帰還制御技術
に関するものである。
従来の技術
自動制御システムにおいては、制御下のパラメータ測定
値を表わす帰還信号がオペレータによりセットされた所
望の値と比較される。その差、すなわち誤差信号は前記
比較により引き出され、パラメータはさらにその誤差を
減少するように調整される。パラメータは誤差が実質上
ゼロとなることを期待してセットされる。高性能な制御
の場合、パラメータセンサは制御下のパラメータを正確
、かつ精密に測定するということが基本となる。モータ
制御システムの場合、速度及び位置などのようなパラメ
ータはもちろん正確、かつ精密に測定されなければなら
ない。
値を表わす帰還信号がオペレータによりセットされた所
望の値と比較される。その差、すなわち誤差信号は前記
比較により引き出され、パラメータはさらにその誤差を
減少するように調整される。パラメータは誤差が実質上
ゼロとなることを期待してセットされる。高性能な制御
の場合、パラメータセンサは制御下のパラメータを正確
、かつ精密に測定するということが基本となる。モータ
制御システムの場合、速度及び位置などのようなパラメ
ータはもちろん正確、かつ精密に測定されなければなら
ない。
従来のモータ帰還制御システムにおいて、レゾルバやタ
コメータなどのような装置は一般にモータの位置及び速
度を測定するために用いられてきた。
コメータなどのような装置は一般にモータの位置及び速
度を測定するために用いられてきた。
アナログ型タコメータによるモータ速度測定値は、アナ
ログ方式による固有の問題、すなわちオフセット（残留
偏差）、倍率の不正確さ、及び温度ドリフトなどの影響
を受ける。ディジタル速度制御はアナログ−ディジタル
変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と略称する）を用いること
により獲得できるが、この方法ではアナログ装置に関連
する固有の問題を排除することができない。さらに、十
分に精密なＡ／Ｄ変換器は必要な分解能を得るため、大
ビット数を必要とし、大部分のシステムとっては高価す
ぎる構成となる。
ログ方式による固有の問題、すなわちオフセット（残留
偏差）、倍率の不正確さ、及び温度ドリフトなどの影響
を受ける。ディジタル速度制御はアナログ−ディジタル
変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と略称する）を用いること
により獲得できるが、この方法ではアナログ装置に関連
する固有の問題を排除することができない。さらに、十
分に精密なＡ／Ｄ変換器は必要な分解能を得るため、大
ビット数を必要とし、大部分のシステムとっては高価す
ぎる構成となる。
モータ角度位置情報は、しばしばレゾルバ及びレゾルバ
−ディジタル変換器により引き出される。角度位置の値
が測定されると、それはディジタル帰還値に量子化変換
される。このようなディジタル帰還方式の精度は量子化
限界の分解能に応じたものとなる。量子化から得られた
ディジタルデータの分解能は量子化されるモータ速度に
逆比例する。すなわち、モータ速度が増大すると、引き
出されたビット数における分解能又は量子化限界が必然
的に低下する。例えば、モータ速度が３０Ｏｒｐｍから
１５０Ｏｒｐｍまで上昇すると、３００ｒｐｍにおいて
１６ビツトの量子化を達成するディジタルレゾルバの分
解能は典型的に１４ビツトの量子化限界まで低下するこ
とになる。
−ディジタル変換器により引き出される。角度位置の値
が測定されると、それはディジタル帰還値に量子化変換
される。このようなディジタル帰還方式の精度は量子化
限界の分解能に応じたものとなる。量子化から得られた
ディジタルデータの分解能は量子化されるモータ速度に
逆比例する。すなわち、モータ速度が増大すると、引き
出されたビット数における分解能又は量子化限界が必然
的に低下する。例えば、モータ速度が３０Ｏｒｐｍから
１５０Ｏｒｐｍまで上昇すると、３００ｒｐｍにおいて
１６ビツトの量子化を達成するディジタルレゾルバの分
解能は典型的に１４ビツトの量子化限界まで低下するこ
とになる。
付加的な精度を得るため、一つの方式においては、ディ
ジタル及びアナログ帰還値を結合することができる。こ
のようなシステムにおいて、レゾルバはディジタル及び
アナログ帰還値の双方を出力する。レゾルバからのディ
ジタルデータは量子化された位置の値を表わし、それは
ディジタル帰還ループにおいて用いられる。アナログ帰
還出力は量子化された位置の値及び実際のモータ位置と
の間の誤差信号を代表する。このようなシステムにおい
て、モータはディジタル帰還ループ内でディジタル帰還
値に従って調整される。システムはここでアナログ帰還
信号による微調整のために、アナログ帰還ループに切り
換えられる。このアナログ帰還ループはアナログロック
型帰還ループとして当業者によく知られている。
ジタル及びアナログ帰還値を結合することができる。こ
のようなシステムにおいて、レゾルバはディジタル及び
アナログ帰還値の双方を出力する。レゾルバからのディ
ジタルデータは量子化された位置の値を表わし、それは
ディジタル帰還ループにおいて用いられる。アナログ帰
還出力は量子化された位置の値及び実際のモータ位置と
の間の誤差信号を代表する。このようなシステムにおい
て、モータはディジタル帰還ループ内でディジタル帰還
値に従って調整される。システムはここでアナログ帰還
信号による微調整のために、アナログ帰還ループに切り
換えられる。このアナログ帰還ループはアナログロック
型帰還ループとして当業者によく知られている。
モータ速度制御のための速度帰還データはレゾルバから
の帰還値を微分することにより、位置帰還情報から同様
に獲得することができる。
の帰還値を微分することにより、位置帰還情報から同様
に獲得することができる。
発明の概要
本発明によれば、低コスト及び高分解能においてモータ
位置のディジタル帰還データを引き出すことができる。
位置のディジタル帰還データを引き出すことができる。
これはアナログ位置誤差信号をディジタル化し、かつそ
のディジタル化データを量子化された位置データに縦続
（カスケード接続）させることにより行われる。アナロ
グ位置誤差信号は量子化された帰還値と現実のモータ位
置の値との差を表わすレゾルバの測定値である。この信
号はモータ制御のためのアナログ拘束型帰還ループにお
けるアナログ位置帰還信号として一般に用いられる。カ
スケードから形成された結合ディジタルデータは、粗デ
ィジタルループ及び精密アナログ帰還ループ間でスイッ
チするモータ帰還制御システムの必要性を排除し、した
がって、アナログ帰還方式において一般に見出されるオ
フセット、温度ドリフト及び倍率の不正確さなどのよう
な問題を回避することができる。結合されたディジタル
データはより高い分解能をもった比較的高価なＡ／Ｄ変
換器を使用することなくより高い分解能、すなわちより
精密なディジタル帰還データを有するという付加的な利
点を提供するものである。
のディジタル化データを量子化された位置データに縦続
（カスケード接続）させることにより行われる。アナロ
グ位置誤差信号は量子化された帰還値と現実のモータ位
置の値との差を表わすレゾルバの測定値である。この信
号はモータ制御のためのアナログ拘束型帰還ループにお
けるアナログ位置帰還信号として一般に用いられる。カ
スケードから形成された結合ディジタルデータは、粗デ
ィジタルループ及び精密アナログ帰還ループ間でスイッ
チするモータ帰還制御システムの必要性を排除し、した
がって、アナログ帰還方式において一般に見出されるオ
フセット、温度ドリフト及び倍率の不正確さなどのよう
な問題を回避することができる。結合されたディジタル
データはより高い分解能をもった比較的高価なＡ／Ｄ変
換器を使用することなくより高い分解能、すなわちより
精密なディジタル帰還データを有するという付加的な利
点を提供するものである。
同様に、結合されたディジタル位置帰還データを微分す
ることにより、低価格及び高分解能でディジタル速度帰
還データを引き出すことができる。
ることにより、低価格及び高分解能でディジタル速度帰
還データを引き出すことができる。
実施例の説明
モータ制御システムにおいては測定され、かつ量子化さ
れたディジタル位置の値と、モータの現実の位置との間
の誤差を表わすアナログ信号が用いられる。このアナロ
グ信号はモータコントローラにおいて、アナログ帰還ル
ープのためのアナログ帰還値として普通に用いられる。
れたディジタル位置の値と、モータの現実の位置との間
の誤差を表わすアナログ信号が用いられる。このアナロ
グ信号はモータコントローラにおいて、アナログ帰還ル
ープのためのアナログ帰還値として普通に用いられる。
本発明に従った好ましい実施例においては、このアナロ
グ信号を用いて改良されたディジタル帰還値を取り出す
ことができる。この信号は識別を目的として、それが量
子化されたディジタル位置値の最低有意味ビットに比す
べき大きさを指示するという意味において、以下、ＩＬ
ＳＢと称するものとする。
グ信号を用いて改良されたディジタル帰還値を取り出す
ことができる。この信号は識別を目的として、それが量
子化されたディジタル位置値の最低有意味ビットに比す
べき大きさを指示するという意味において、以下、ＩＬ
ＳＢと称するものとする。
このＩ ＬＳＢはゼロ交差からのモータのオフセット値
又は量子化位置に比例して変化し、次の第１式において
定義することができる。
又は量子化位置に比例して変化し、次の第１式において
定義することができる。
第１式：
％式％）
ここに、ＩＬＳＢは誤差値、ＰＯＳはモータの現実の位
置、ＤＰＯ３はモータ位置の量子化値、Ｋスケールはレ
ゾルバ−ディジタル変換器の一定の倍率である。
置、ＤＰＯ３はモータ位置の量子化値、Ｋスケールはレ
ゾルバ−ディジタル変換器の一定の倍率である。
モータの現実の位置は次の第２式により表わされ・る。
第２式：
％式％
さらに、現実の速度データは現実の位置の値ＰＯＳ又は
ＤＰＯ３及びＩＬＳＢ／にスケールを微分することによ
り得られる。
ＤＰＯ３及びＩＬＳＢ／にスケールを微分することによ
り得られる。
本発明の原理は、第２図の機能線図を装置化したもので
ある第１図の位置データ帰還装置において適用される。
ある第１図の位置データ帰還装置において適用される。
第１図を参照して、レゾルバ（１０１）はモータ（１０
７）の角度位置を測定すべく用いられる。レゾルバはロ
ータ巻線及び２個の直角位相関係にあるステータ巻線を
含む常套的な設計のものである。ロータ巻線は、例えば
、２５００ Ｈｚの適当な交流信号５ｉｎＷにより付勢
される。Ｑがレゾルバのロータとステータとの間の角度
を表わすものとすれば、２個の直角相巻線は信号ｓｉｎ
Ｑ ５ｉｎＷ及びｃｏｓ Ｑ ｃｏｓ Ｗを発生する
。
７）の角度位置を測定すべく用いられる。レゾルバはロ
ータ巻線及び２個の直角位相関係にあるステータ巻線を
含む常套的な設計のものである。ロータ巻線は、例えば
、２５００ Ｈｚの適当な交流信号５ｉｎＷにより付勢
される。Ｑがレゾルバのロータとステータとの間の角度
を表わすものとすれば、２個の直角相巻線は信号ｓｉｎ
Ｑ ５ｉｎＷ及びｃｏｓ Ｑ ｃｏｓ Ｗを発生する
。
レゾルバ付勢信号及び直角相巻線により生起された信号
は、レゾルバ−ディジタル変換器（１０２）に供給され
、ここで受信された信号はレゾルバシャフト位置ＤＰＯ
８の対応する二進指示及び対応するアナログ電圧Ｉ Ｌ
ＳＢに変換される。すでに述べた通り、Ｉ ＬＳＢ信号
は現実のモータ位置及び量子化された出力ＤＰＯＳ間の
誤差信号を表わすものである。この誤差信号Ｉ ＬＳＢ
の大きさはディジタル化された出力ＤＰＯ８の最小有意
味ビットの範囲内にある。前述のような二つの出力信号
を提供するレゾルバ−ディジタル変換器は、市場におい
て、例えば、アメリカ合衆国のアナログデバイシス社に
より製造販売されている２３８２コンバータなどの既成
品を用いることができる。
は、レゾルバ−ディジタル変換器（１０２）に供給され
、ここで受信された信号はレゾルバシャフト位置ＤＰＯ
８の対応する二進指示及び対応するアナログ電圧Ｉ Ｌ
ＳＢに変換される。すでに述べた通り、Ｉ ＬＳＢ信号
は現実のモータ位置及び量子化された出力ＤＰＯＳ間の
誤差信号を表わすものである。この誤差信号Ｉ ＬＳＢ
の大きさはディジタル化された出力ＤＰＯ８の最小有意
味ビットの範囲内にある。前述のような二つの出力信号
を提供するレゾルバ−ディジタル変換器は、市場におい
て、例えば、アメリカ合衆国のアナログデバイシス社に
より製造販売されている２３８２コンバータなどの既成
品を用いることができる。
コンバータ（１０２）からのディジタル位置信号ＤＰＯ
８は加算器（１０５）の二人カポートのうちの一つＡに
導入される。この実施例において、ＤＰＯ８信号は１２
ビツトデイジタルデータである。アナログ信号Ｉ ＬＳ
Ｂはレゾルバシャフト位置の精密測定値を表わしている
。それはディジタル信号ＤＰＯ３の最小２ビット又は２
番目に低い有意味ビットよりも大きくならない。ＩＬＳ
Ｂ信号はにスケール（１０３）により調整され、特定の
実施例におけるシステムに対して特定された倍率に適合
し、パラメータ許容誤差を受は入れることができる。こ
のような調整はトリムボット（ｔｒｉｍｐｏｔ ）によ
り行うことができる。Ｋスケール（１０３）からの調整
されたアナログ出力は、ここでＡ／Ｄ変換器（１０４）
によりディジタル値に変換される。
８は加算器（１０５）の二人カポートのうちの一つＡに
導入される。この実施例において、ＤＰＯ８信号は１２
ビツトデイジタルデータである。アナログ信号Ｉ ＬＳ
Ｂはレゾルバシャフト位置の精密測定値を表わしている
。それはディジタル信号ＤＰＯ３の最小２ビット又は２
番目に低い有意味ビットよりも大きくならない。ＩＬＳ
Ｂ信号はにスケール（１０３）により調整され、特定の
実施例におけるシステムに対して特定された倍率に適合
し、パラメータ許容誤差を受は入れることができる。こ
のような調整はトリムボット（ｔｒｉｍｐｏｔ ）によ
り行うことができる。Ｋスケール（１０３）からの調整
されたアナログ出力は、ここでＡ／Ｄ変換器（１０４）
によりディジタル値に変換される。
この実施例によれば、アナログ信号は１０ビツトデイジ
タルデータに変換され、さらに、１２ビツトＤＰＯＳデ
ータに加算される。第１図に示す通り、１０ビツト変換
Ｉ ＬＳＢディジタルデータは、加算器（１０５）のＢ
”入力ポートの１０個の最小有意味ビット（０〜９）に
入力され、ＤＰＯＳデータは加算器（１０５）の”Ａ”
入力ポートの１０番〜２１番（９〜２０）ビットに入力
される。加算器入力は変換されたＩＬＳＢ値の最大有意
味ビットがＤＰＯＳデータの最小有意味ビットに加算さ
れるように構成されている。加算器の出力Ｃ”はＡ″及
び“Ｂ”値の和、すなわち第２式に特定したようにＤＰ
Ｏ８とＩＬＳＢ／にスケールとの和である。この和はモ
ータ位置の値ＰＯＳである。
タルデータに変換され、さらに、１２ビツトＤＰＯＳデ
ータに加算される。第１図に示す通り、１０ビツト変換
Ｉ ＬＳＢディジタルデータは、加算器（１０５）のＢ
”入力ポートの１０個の最小有意味ビット（０〜９）に
入力され、ＤＰＯＳデータは加算器（１０５）の”Ａ”
入力ポートの１０番〜２１番（９〜２０）ビットに入力
される。加算器入力は変換されたＩＬＳＢ値の最大有意
味ビットがＤＰＯＳデータの最小有意味ビットに加算さ
れるように構成されている。加算器の出力Ｃ”はＡ″及
び“Ｂ”値の和、すなわち第２式に特定したようにＤＰ
Ｏ８とＩＬＳＢ／にスケールとの和である。この和はモ
ータ位置の値ＰＯＳである。
ディジタル位置データ信号ＰＯＳは、第２図のブロック
線図に示したモータ制御システム中に導入される。第２
図を参照してマイクロコントローラ（２１０）はモータ
（１０７）へのモータ駆動電流を生成するためのモータ
制御回路（２０６）を制御すべく用いられる。モータ（
１０７）はＹ接続された３個のステータ巻線を有する。
線図に示したモータ制御システム中に導入される。第２
図を参照してマイクロコントローラ（２１０）はモータ
（１０７）へのモータ駆動電流を生成するためのモータ
制御回路（２０６）を制御すべく用いられる。モータ（
１０７）はＹ接続された３個のステータ巻線を有する。
ディジタル位置データ帰還値（２０８）は第１図に関し
て説明したモータ位置測定の関数を提供する。モータの
回転又は位置が検出されると、それは第２式ＰＯ３＝Ｄ
ＰＯ３＋ＩＬＳＢ／にスケールに従って結合されたディ
ジタル帰還データに変換される。ＰＯＳディジタルデー
タの信号はディジタル位置データ帰還装置（２０８）か
ら出たマイクロコントローラ（２１０）への出力である
。汎用的なコントローラは例えば、インテルコーホレイ
シコンより製造販売されているＭＣ３９６などを用いる
ことができる。マイクロコントローラ（２１０）は位置
命令発生器（２０１）、ディジタル位置帰還制御ループ
（２０２） 、ディジタル速度帰還制御ループ（２０３
）、微分器（２０４）及びメモリ（２０５）などのよう
な機能を提供する内蔵プログラムを有する。
て説明したモータ位置測定の関数を提供する。モータの
回転又は位置が検出されると、それは第２式ＰＯ３＝Ｄ
ＰＯ３＋ＩＬＳＢ／にスケールに従って結合されたディ
ジタル帰還データに変換される。ＰＯＳディジタルデー
タの信号はディジタル位置データ帰還装置（２０８）か
ら出たマイクロコントローラ（２１０）への出力である
。汎用的なコントローラは例えば、インテルコーホレイ
シコンより製造販売されているＭＣ３９６などを用いる
ことができる。マイクロコントローラ（２１０）は位置
命令発生器（２０１）、ディジタル位置帰還制御ループ
（２０２） 、ディジタル速度帰還制御ループ（２０３
）、微分器（２０４）及びメモリ（２０５）などのよう
な機能を提供する内蔵プログラムを有する。
第２図のシステムにおいて、位置命令はコントローラ中
にセットされた情報である。位置命令は所望のモータ位
置情報を表わすディジタルデータ型である。位置命令発
生器（２０１）は使用者によるデータエントリー又は選
択のための使用者−マイクロコントローラインターフェ
ースである。このインターフェースはキーボード又は何
等かの同様なデータ入力装置からなっている。それは位
置ループ＜２０２）に位置命令を出力する。位置ループ
（２０２）は位置命令及びディジタル位置データ帰還装
置（２０８）から位置帰還データＰＯＳを受は取り、速
度命令を発生する。位置ループ（２０２）はさらに、第
４図において詳細に示されている。位置ループ（２０２
）からの速度命令出力は所望のモータ速度を表わすディ
ジタルデータ形式である。
にセットされた情報である。位置命令は所望のモータ位
置情報を表わすディジタルデータ型である。位置命令発
生器（２０１）は使用者によるデータエントリー又は選
択のための使用者−マイクロコントローラインターフェ
ースである。このインターフェースはキーボード又は何
等かの同様なデータ入力装置からなっている。それは位
置ループ＜２０２）に位置命令を出力する。位置ループ
（２０２）は位置命令及びディジタル位置データ帰還装
置（２０８）から位置帰還データＰＯＳを受は取り、速
度命令を発生する。位置ループ（２０２）はさらに、第
４図において詳細に示されている。位置ループ（２０２
）からの速度命令出力は所望のモータ速度を表わすディ
ジタルデータ形式である。
速度ループ（２０３）は速度命令及び微分器（２０４）
からの速度帰還入力を受は取り、モータ制御回路（２０
６）に電流命令を出力する。電流命令はモータ制御ユニ
ット（２０６）により翻訳されるべきモータ速度におけ
る調整量を表わすディジタルデータである。速度ループ
（２０３）はさらに、第５図において詳細に示されてい
る。
からの速度帰還入力を受は取り、モータ制御回路（２０
６）に電流命令を出力する。電流命令はモータ制御ユニ
ット（２０６）により翻訳されるべきモータ速度におけ
る調整量を表わすディジタルデータである。速度ループ
（２０３）はさらに、第５図において詳細に示されてい
る。
微分器（２０４）はその入力として位置データ帰還回路
（２０８）からの位置帰還ディジタルデータＰＯＳを受
は取り、速度ループ（２０３）及びメモリ（２０５）に
対し速度帰還データを出力する。この実施例においては
、第５図に示すような後進差分型の微分器が用いられる
。微分器（２０４）の速度帰還データ出力は測定された
モータ速度を表わすディジタルデータである。このデー
タは位置ループ（２０２）からのデータ出力と比較され
、これにより速度ループ（２０３）の出力として電流命
令が発せられる。このデータはメモリ（２０５）中にス
トアされたディジタル正弦波値を乗ぜられる。メモリ（
２ｏ５）ハメモリアドレスとして位置帰還データを受は
取り、対応するディジタル正弦波値を発生するようにプ
ログラムされている。このメモリはＲＯＭ又は何等かの
特定ベクトル指示に応答して三相角度データを発生する
ようにプログラムされたＦＲＯＭからなり得る。相角度
データは三相モータの場合、般に１２０°となる特定の
電気角毎に互いに変位した正弦波値である。メモリ（２
０５）からモータ制御ユニツ） （２０６）への相角度
データ出力は時分割多重される。これは整流（コンミュ
テーション）として一般に紹介されるものである。
（２０８）からの位置帰還ディジタルデータＰＯＳを受
は取り、速度ループ（２０３）及びメモリ（２０５）に
対し速度帰還データを出力する。この実施例においては
、第５図に示すような後進差分型の微分器が用いられる
。微分器（２０４）の速度帰還データ出力は測定された
モータ速度を表わすディジタルデータである。このデー
タは位置ループ（２０２）からのデータ出力と比較され
、これにより速度ループ（２０３）の出力として電流命
令が発せられる。このデータはメモリ（２０５）中にス
トアされたディジタル正弦波値を乗ぜられる。メモリ（
２ｏ５）ハメモリアドレスとして位置帰還データを受は
取り、対応するディジタル正弦波値を発生するようにプ
ログラムされている。このメモリはＲＯＭ又は何等かの
特定ベクトル指示に応答して三相角度データを発生する
ようにプログラムされたＦＲＯＭからなり得る。相角度
データは三相モータの場合、般に１２０°となる特定の
電気角毎に互いに変位した正弦波値である。メモリ（２
０５）からモータ制御ユニツ） （２０６）への相角度
データ出力は時分割多重される。これは整流（コンミュ
テーション）として一般に紹介されるものである。
モータ制御ユニット（２０６）は速度ループ（２０３）
からの電流命令及びメモリ（２０５）からの相角度の形
態において、包括的なマイクロコントローラ（２１０）
からの入力を受は入れる。モータ制御ユニット（２０６
）はこれらの入力情報を処理してモータ（１０７）への
モータ駆動電流出力を発生する。モータ制御ユニット（
２０６）は第３図においてさらに詳しく示されている。
からの電流命令及びメモリ（２０５）からの相角度の形
態において、包括的なマイクロコントローラ（２１０）
からの入力を受は入れる。モータ制御ユニット（２０６
）はこれらの入力情報を処理してモータ（１０７）への
モータ駆動電流出力を発生する。モータ制御ユニット（
２０６）は第３図においてさらに詳しく示されている。
合成ディジタルデータをモータ制御に適した正弦波励磁
電流に変換するための制御システムは、この分野におい
ては、例えば、米国特許第４，４４７、７７１号に開示
されたようなシステムとして周知されている。
電流に変換するための制御システムは、この分野におい
ては、例えば、米国特許第４，４４７、７７１号に開示
されたようなシステムとして周知されている。
第３図に示したモータ制御ユニットは、モータ（１０７
）の巻線（１０７Ａ ）、（１０７Ｂ ）、（１０７Ｃ
）のための励磁電流として互いに１２０°電気角だけ変
位した正弦波出力を発生する。
）の巻線（１０７Ａ ）、（１０７Ｂ ）、（１０７Ｃ
）のための励磁電流として互いに１２０°電気角だけ変
位した正弦波出力を発生する。
メモリ（２０５）からのディジタル出力指示は、時分割
多重方式において、ディジタル−アナログ変換器Ｄ Ａ
Ｃ（３０１）、（３０２）、（３０３）に供給され、
これらのＤＡＣはディジタル正弦波値をアナログ値、す
なわち合成正弦波に変換する。Ｄ Ａ Ｃ（３０１）、
（３０２）及び（３０３）はディジタル変換結果に別の
アナログ信号を掛けることができるアナログ掛算型であ
る。第２図における速度ループ（２０３）からのディジ
タル電流命令は、１２ビットディジタル−アナログ変換
器Ｄ Ａ Ｃ（３０４）によりアナログ電流命令に変換
される。Ｄ Ａ Ｃ（３０４）からのアナログ電流命令
出力はＤ Ａ Ｃ（３０１）、（３０２）及び（３０３
）の各々に供給され、これにより生成された正弦波信号
の振幅を制御する。
多重方式において、ディジタル−アナログ変換器Ｄ Ａ
Ｃ（３０１）、（３０２）、（３０３）に供給され、
これらのＤＡＣはディジタル正弦波値をアナログ値、す
なわち合成正弦波に変換する。Ｄ Ａ Ｃ（３０１）、
（３０２）及び（３０３）はディジタル変換結果に別の
アナログ信号を掛けることができるアナログ掛算型であ
る。第２図における速度ループ（２０３）からのディジ
タル電流命令は、１２ビットディジタル−アナログ変換
器Ｄ Ａ Ｃ（３０４）によりアナログ電流命令に変換
される。Ｄ Ａ Ｃ（３０４）からのアナログ電流命令
出力はＤ Ａ Ｃ（３０１）、（３０２）及び（３０３
）の各々に供給され、これにより生成された正弦波信号
の振幅を制御する。
かくしてＤ Ａ Ｃ（３０１）、（３０２）及び（３０
３）の出力は互いに１２０°電気角ずつ変位した三つの
合成正弦波電圧信号となる。
３）の出力は互いに１２０°電気角ずつ変位した三つの
合成正弦波電圧信号となる。
Ｄ Ａ Ｃ（３０１）の出力に現れた正弦波電圧信号は
パルス幅制御器（３０５）に供給され、ここでモータの
巻線（１０７Ａ ）へのパルス幅電圧励磁信号が発生す
る。パルス幅制御器（３０５）、（３０６）及び（３０
７）の各々は三角波発生器（３０８）から発生した三角
波信号を受信する。巻線に印加された励磁電圧の振幅は
、第２図の速度ループ（２０３）の出力から得られた電
流命令により制御された三角波信号の変形である。パル
ス幅制御器、すなち変調器内における電流駆動及び制御
回路はこの分野においては、例えば、米国特許第４．４
４７．７７１号に開示された回路等として周知されてい
る。
パルス幅制御器（３０５）に供給され、ここでモータの
巻線（１０７Ａ ）へのパルス幅電圧励磁信号が発生す
る。パルス幅制御器（３０５）、（３０６）及び（３０
７）の各々は三角波発生器（３０８）から発生した三角
波信号を受信する。巻線に印加された励磁電圧の振幅は
、第２図の速度ループ（２０３）の出力から得られた電
流命令により制御された三角波信号の変形である。パル
ス幅制御器、すなち変調器内における電流駆動及び制御
回路はこの分野においては、例えば、米国特許第４．４
４７．７７１号に開示された回路等として周知されてい
る。
第４図は第２図の位置ループ（２０２）を詳細に示した
ものである。第４図において、引き算器（４０１）はデ
ィジタル位置データ帰還回路（２０８）からのＰＯ８帰
還値及び位置命令発生器（２０１）等によりセットされ
た所望の位置命令値の差を求めることにより、誤差値を
引き出すものである。引き算器（４０１）からのディジ
タル誤差値出力は、Ｋ Ｐ （４０２）によりループゲ
インが他のシステムノくラメータに適合するように調整
される。ＫＰは典型的には、０〜０．５間の実数を乗す
る掛算器である。ＫＰ（４０２）の出力は位置誤差、す
なわち速度帰還制御ループ（２０３）への速度命令入力
である。
ものである。第４図において、引き算器（４０１）はデ
ィジタル位置データ帰還回路（２０８）からのＰＯ８帰
還値及び位置命令発生器（２０１）等によりセットされ
た所望の位置命令値の差を求めることにより、誤差値を
引き出すものである。引き算器（４０１）からのディジ
タル誤差値出力は、Ｋ Ｐ （４０２）によりループゲ
インが他のシステムノくラメータに適合するように調整
される。ＫＰは典型的には、０〜０．５間の実数を乗す
る掛算器である。ＫＰ（４０２）の出力は位置誤差、す
なわち速度帰還制御ループ（２０３）への速度命令入力
である。
第２図の速度ループ（２０３）のより詳細な構成は第５
図に示されている。位置データ帰還回路（２０８）から
のＰＯ８入力は微分器（５０１）により微分される。こ
の微分器は位置帰還データを速度帰還データに変換する
。遅延及び減算型微分器は信号を遅延させると共に、そ
の遅延信号を非遅延信号から引き算し、この差をもって
非遅延信号の微分出力とするものである。この型の微分
はもちろん微分器の一例である。微分器からの速度帰還
出力は引き算器（５０２）において速度命令から引き算
され、これにより速度誤差値が発生する。誤差値及び速
度帰還値の双方は、速度ループ補償回路（５０３）に供
給される。速度ループ補償回路は速度ループ内における
種々のパラメータ及び定数を安定化するために用いられ
る。周知のループ補償回路の形式の例としては、比例−
積分−微分器（ＰＩＤ）及びリードラグ型等がある。速
度ループ補償回路（５０３）の出力はモータ速度及び位
置を調整するモータ制御回路（１０６）への電流命令で
ある。
図に示されている。位置データ帰還回路（２０８）から
のＰＯ８入力は微分器（５０１）により微分される。こ
の微分器は位置帰還データを速度帰還データに変換する
。遅延及び減算型微分器は信号を遅延させると共に、そ
の遅延信号を非遅延信号から引き算し、この差をもって
非遅延信号の微分出力とするものである。この型の微分
はもちろん微分器の一例である。微分器からの速度帰還
出力は引き算器（５０２）において速度命令から引き算
され、これにより速度誤差値が発生する。誤差値及び速
度帰還値の双方は、速度ループ補償回路（５０３）に供
給される。速度ループ補償回路は速度ループ内における
種々のパラメータ及び定数を安定化するために用いられ
る。周知のループ補償回路の形式の例としては、比例−
積分−微分器（ＰＩＤ）及びリードラグ型等がある。速
度ループ補償回路（５０３）の出力はモータ速度及び位
置を調整するモータ制御回路（１０６）への電流命令で
ある。
以上述べた通り、本発明によるディジタルデータ帰還型
モータ制御システム及び方法は、改良されたモータ制御
を削減された部品コストにおいて提供するものである。
モータ制御システム及び方法は、改良されたモータ制御
を削減された部品コストにおいて提供するものである。
精密アナログ位置モータ信号をディジタル化し、かつこ
のディジタルデータを粗量子化位置データにカスケード
接続する処理は、より高いディジタル帰還データの分解
能を提供するものであり、これはアナログ拘束型帰還ル
ープ及び高分解能アナログ−ディジタル変換器などのよ
うな高価格要素を用いることなく達成されるものである
。
のディジタルデータを粗量子化位置データにカスケード
接続する処理は、より高いディジタル帰還データの分解
能を提供するものであり、これはアナログ拘束型帰還ル
ープ及び高分解能アナログ−ディジタル変換器などのよ
うな高価格要素を用いることなく達成されるものである
。
第１図は本発明によるディジタル位置データ帰還装置の
ブロック線図、 第２図は本発明によるモータ制御システムのシステムブ
ロック線図、 第３図はモータ制御装置のブロック線図、第４図はディ
ジタル位置帰還制御ループのブロック線図、 第５図はディジタル速度帰還制御ループのブロック線図
である。
ブロック線図、 第２図は本発明によるモータ制御システムのシステムブ
ロック線図、 第３図はモータ制御装置のブロック線図、第４図はディ
ジタル位置帰還制御ループのブロック線図、 第５図はディジタル速度帰還制御ループのブロック線図
である。
Claims (14)
- （１）モータの複数のパラメータを制御する方法であっ
て、 （ａ）モータ回転の粗い値を代表する量子化されたモー
タパラメータデータを発生し、 （ｂ）実際のモータパラメータデータと前記量子化デー
タとの間の残留偏差を代表するアナログモータ信号を発
生し、 （ｃ）前記アナログモータ信号をディジタル化し、さら
に、 （ｄ）前記量子化データを前記ディジタル化されたデー
タと結合することにより、前記モータのパラメータを調
整するためのディジタル帰還データを提供する ことを特徴とするモータのディジタル帰還制御方法。 - （２）前記アナログ信号の大きさが前記量子化データの
２番目に低い有意味ビットの大きさより小さいものであ
ることを特徴とする請求項１記載の方法。 - （３）前記結合されたデータが前記モータ位置の帰還制
御に用いられることを特徴とする請求項１記載の方法。 - （４）前記結合されたデータを微分することにより前記
モータの速度を制御するための速度帰還データを引き出
すことを特徴とする請求項１記載の方法。 - （５）モータ制御システムにおいて、 （ａ）モータ回転の粗い値を代表するディジタル信号及
びモータの位置の精密な値を代表するアナログ信号を提
供するための手段、 （ｂ）前記精密なアナログ信号を精密なディジタル信号
に変換するための手段、及び （ｃ）前記精密なディジタル信号を前記粗いディジタル
信号と結合してディジタル帰還データを提供するための
手段 を備えたことを特徴とするディジタルデータ帰還装置を
有するモータ制御システム。 - （６）精密なアナログ信号の大きさが前記粗いディジタ
ル信号の２番目に低い有意味ビットの大きさより小さい
ものであることを特徴とする請求項５記載のシステム。 - （７）前記ディジタル帰還データが前記モータの位置を
制御するための位置帰還データとして用いられることを
特徴とする請求項５記載のシステム - （８）前記ディジタル帰還データを微分することにより
、前記モータの速度制御を行うための速度帰還データを
引き出すことを特徴とする請求項５記載のシステム。 - （９）（ａ）所望のモータパラメータ値を代表するディ
ジタル命令を発生するための手段、 （ｂ）粗いディジタルパラメータ値、及びアナログ値か
ら変換された精密なディジタル化パラメータ値の結合を
代表するディジタル帰還データを提供するための手段、 （ｃ）前記ディジタル命令を前記ディジタル帰還データ
によって減ずるための手段、及び（ｄ）前記減算手段の
出力データを前記モータを駆動するための励磁電流に変
換するための手段 を備えたことを特徴とするディジタル帰還モータ制御シ
ステム。 - （１０）前記モータの位相角データをストアするための
記憶手段を含むことを特徴とする請求項９記載のシステ
ム。 - （１１）前記精密なディジタル化値の大きさが前記粗い
ディジタル値の２番目に低い有意味ビットの値より小さ
いものであることを特徴とする請求項９記載のシステム
。 - （１２）前記ディジタル帰還データを微分することによ
り、前記モータの速度を制御するための帰還データを提
供することを特徴とする請求項９記載のシステム。 - （１３）電気モータ制御のためのパラメータ帰還データ
を引き出すためのシステムであって、 （ａ）モータ回転を測定するためのレゾルバ、 （ｂ）前記モータ回転の測定値を粗量子化値、及び精密
なアナログ値に変換するためのコンバータ、 （ｃ）前記精密アナログ値を精密ディジタルデータに変
換するためのアナログ−ディジタル変換器、及び、 （ｄ）前記精密ディジタルデータを前記粗ディジタルデ
ータと結合するための加算器 とを備えたことにより、前記結合されたデータを前記モ
ータのパラメータ調整のための帰還データとして用いる
ことを特徴とするモータ制御システム。 - （１４）前記精密ディジタルデータの大きさが前記粗デ
ィジタルデータの２番目に低い有意味ビットの大きさよ
り小さいものであることを特徴とする請求項１３記載の
システム。（１５）前記ディジタル帰還データを微分す
ることにより、前記モータの速度を帰還制御するための
ディジタル速度帰還データを引き出すことを特徴とする
請求項１３記載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/388,683 US4992716A (en) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | Motor control with digital feedback |
| US388683 | 1995-02-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0365086A true JPH0365086A (ja) | 1991-03-20 |
Family
ID=23535087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2206691A Pending JPH0365086A (ja) | 1989-08-02 | 1990-08-02 | モータのディジタル帰還制御回路 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4992716A (ja) |
| EP (1) | EP0411554B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0365086A (ja) |
| DE (1) | DE69026157T2 (ja) |
| GB (1) | GB2236871B (ja) |
| IE (1) | IE902783A1 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5134404A (en) * | 1991-04-01 | 1992-07-28 | Aerotech, Inc. | Quadrature error correction |
| US5374883A (en) * | 1992-09-02 | 1994-12-20 | Cincinnati Milacron Inc. | Method and apparatus for position error compensation |
| US5646496A (en) * | 1994-11-08 | 1997-07-08 | Dana Corporation | Apparatus and method for generating digital position signals for a rotatable shaft |
| GB9815830D0 (en) | 1998-07-22 | 1998-09-16 | Renishaw Plc | Method of and apparatus for reducing vibrations on probes carried by coordinate measuring machines |
| US6137255A (en) * | 1999-07-30 | 2000-10-24 | Otis Elevator Company | Apparatus and method of controlling a linear motor door operator |
| US6396052B1 (en) | 2000-04-07 | 2002-05-28 | Lexmark International, Inc. | High precision analog encoder system |
| US6943712B1 (en) * | 2003-11-06 | 2005-09-13 | Marvell International Ltd. | Voltage built-in real-time digital non-linearity measurement device and method for analog to digital converters |
| US7489260B2 (en) * | 2006-09-27 | 2009-02-10 | Parker-Hannifin Corporation | Resolver hall decoding circuit |
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| US9562840B2 (en) * | 2014-12-03 | 2017-02-07 | Cambridge Viscosity, Inc. | High precision reciprocating bob viscometer |
| CN107340002B (zh) * | 2017-06-28 | 2021-07-06 | 西安微电机研究所 | 一种小惯量有限角度传感器 |
Citations (1)
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Family Cites Families (11)
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| US3984831A (en) * | 1974-12-12 | 1976-10-05 | Control Systems Research, Inc. | Tracking digital angle encoder |
| US4021714A (en) * | 1975-01-08 | 1977-05-03 | Contraves-Goerz Corporation | Servo system employing a tracking digital angle encoder |
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| US4355273A (en) * | 1980-09-15 | 1982-10-19 | Xerox Corporation | Servo capture system |
| US4429267A (en) * | 1981-06-22 | 1984-01-31 | Manhattan Engineering Company, Inc. | Digital positioning systems having high accuracy |
| US4447771A (en) * | 1981-08-31 | 1984-05-08 | Kollmorgen Technologies Corporation | Control system for synchronous brushless motors |
| US4599547A (en) * | 1984-10-23 | 1986-07-08 | Ncr Canada Ltd-Ncr Canada Ltee | Fine-coarse positioning control system with easy adjustment |
| JPH01148100A (ja) * | 1987-12-01 | 1989-06-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 位置制御装置 |
-
1989
- 1989-08-02 US US07/388,683 patent/US4992716A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-07-23 GB GB9016084A patent/GB2236871B/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-31 EP EP90114647A patent/EP0411554B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-31 DE DE69026157T patent/DE69026157T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-01 IE IE278390A patent/IE902783A1/en unknown
- 1990-08-02 JP JP2206691A patent/JPH0365086A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS614966A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-10 | Toyota Motor Corp | レゾルバを用いた回転速度検出回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0411554A2 (en) | 1991-02-06 |
| GB2236871A (en) | 1991-04-17 |
| GB9016084D0 (en) | 1990-09-05 |
| EP0411554B1 (en) | 1996-03-27 |
| IE902783A1 (en) | 1991-02-27 |
| GB2236871B (en) | 1993-06-16 |
| US4992716A (en) | 1991-02-12 |
| DE69026157D1 (de) | 1996-05-02 |
| DE69026157T2 (de) | 1996-10-31 |
| EP0411554A3 (en) | 1991-07-03 |
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