JPH044787A - 運動体の速度制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は１周期的な速度変動をする運動体の速度制御装
置等の周期的な制御を行なう制御装置に関し、特に、運
転時の速度変動を抑制する必要の有る制御機器、例えば
ＶＴＲ用モータの速度制御装置に関する。

［従来の技術］ ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）用の旺動モータの速度
は一定であることが望まれている。速度変動（回転むら
、速度リップル、トルクリップル）があると、画像が乱
れ、ＶＴＲとしての信頼性。

品質が著しく損なわれてしまう。

従来、この種の装置は、直流モータを主として使用して
いたが、近年では、速度を自由に、しかも、簡単に変え
ることの出来るブラシレスモータを採用する例が増加し
ている。

ブラシレスモータは、機械的なブラシがないのでブラシ
やコンミテータの摩耗あるいは摩耗粉による種々の問題
点が除去される反面、１２０度通電力式のブラシレスモ
ータにおいては通電コイルの磁束交叉数が回転子の位置
によって異なり、これに起因してトルクリップルが発生
し、運転時の回転むら（速度変動）となる。

今、駆動相のコイルの磁束交叉数を Ｋ（θ）（θは運動体の位Ｗ） とすると、 発生トルクは、 Ｋ（θ）ｉ（ｉはコイルに流す電流） となり、電流が一定の場合、磁束交叉数と同じくＫ（θ
）に比例してトルクリップルを発生する。

このトルクリップルが外乱と成って速度変動が生じる。

以上のことから、速度変動は、モータの回転位置に対し
て周期性をもっており、この性質に着目して速度変動を
補正する技術が特開平１−２１８３８０号公報に開示さ
れている。この技術は、速度変動の特徴をフーリエ級数
展開することによって抽出し、この抽出した値が零にな
るように比例・積分制御演算を行った後、この演算出力
をフーリエ逆変換した信号によりコイルに流す電流を変
化させ、速度変動を補正する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記公報記載の技術においては、フーリエ級数展開およ
びフーリエ逆変換を行う際に、非常に多くの乗算あるい
は加算を高速に実行する、高価な演算装置が必要であり
、且つ、処理に多くの時間を要するという問題がある。

本発明は、速度変動の特徴抽出、および速度変動補正信
号作成を行う際に、演算をより簡略化して安価な演算装
置で実行でき、高価な演算装置を必要としないことを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、フーリエ変換で
用いる三角関数系に非常によく似た特性をもつ正規直交
関数で、しかもその値は階段関数値である関数系（例え
ば、２値の階段関数値を使用する場合は、Ｗａｌｓｈ関
数）を用いることにより、高価な高速演算装置を必要と
せずに速度変動補正信号を作成する構成としたものであ
り、運動体の運動速度を検出する速度検出手段と、この
速度検出手段から得られた速度検出信号と速度指令信号
から、電流あるいは電圧指令を作り出す速度制御手段と
、前記速度制御手段の指令に応じて運動体の運動速度を
変化させる駆動手段とを備える運動体の速度制御装置に
おいて、 前記速度制御手段は、前記速度検出手段から得られた速
度検出信号と前記速度指令信号の差から速度誤差信号を
得る速度誤差検出手段と、階段関数値を発生する階段関
数発生手段と、前記階段関数発生手段による関数値と前
記速度誤差検出手段による速度誤差信号との乗算値を積
算して速度誤差変動成分を検出する変動成分検出手段と
、前記変動成分検出手段による速度誤差変動成分と前記
階段関数発生手段による関数値を乗算して速度誤差補正
信号を作る補正信号作成手段とを備え、電流あるいは電
圧指令を出力するものである。

［作　用］ 前記構成において、関数発生手段は、デジタル値として
、−１，０，１の値を発生したとすると、変動成分検出
手段の乗算および、補正信号作成手段の乗算において、
１の乗算は演算、の必要がなく、零の乗算は零を代入す
ることによって、また、−１の乗算は符号を反転するこ
とによって、実現することができる。従って、簡単な演
算装置で実行でき、高価な演算装置を必要としない。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の第１実施例を第１図に示す。

第１図はその全体を示すブロック図である。

以下、第１実施例の構成について述べる。

本実施例は運動体をブラシレスモータとした速度制御手
段であるマイクロコンピュータ９と、モータ８と、モー
タ８の回転子の位置を検出する磁極位置検出器３１と、
駆動手段である趣動部１と、速度検出手段である速度検
出回路６および速度検出器５とを備える。

モータ８は、回転形、直線形のいずれでもよく、また、
ブラシの有無も問わないが、ブラシレスの方が都合がよ
い。

モータ８の内部構成については図示していないが、ブラ
シレスモータは、回転子の位置を電子的に検出し、回転
子の位置に応じて選択された二つの相巻線に電流を流す
ように構成されている。

磁極位置検出器３１は、モータ８の図示しない回転子の
位置を検出する。この磁極位置検出器３１の出力は、モ
ータ８の相電流を切換えるのに用いられる。

速度検出器５は、モータ８の回転軸に取付けたエンコー
ダからなり、パルスを出力する。速度検出器としては、
エンコーダに限られるものではなく、周波数発電機、タ
コジェネレータ、パルスジェネレータ等を使用しても良
い。

速度検出回路６は、例えば、カウンタで構成されており
、一定のサンプリング時間内に速度検出器５により検出
されたパルスに基づいて、パルスの総数、あるいは、パ
ルスの間隔を求めて、速度検出信号である速度信号Ｎｆ
を出力する。

駆動部１は、自動電流調整回路２と、インバータ７と、
電流トランスＣＴより構成されている。

インバータ７は、モータ８を駆動するドライバである。

インバータ７は、通常６個のスイッチング素子により正
、負それぞれ３個のアームを構成し、その大きさを変え
られるものである。

自動電流調整回路２は、電流トランス４で得られた電流
検出値により、電流指令との差を検知してフィードバッ
ク制御する。高精度なモータ制御が要求されない時は、
自動電流調整回路２と整流トランス４はなくても良い。

速度制御手段３は、マイクロコンピュータ９と速度検出
回路６より構成される。

速度検出回路６とマイクロコンピュータ９内の後述する
速度比較回路５１とは、速度誤差検出手段を構成する。

マイクロコンピュータ９は、速度検出回路６の出力信号
である速度信号Ｎｆを処理して電流自動調整回路２に電
流指令を出力する。

マイクロコンピュータ９は第２図に示した構成からなっ
ている。すなわち、演算部（ＣＰＵ）３８、Ｄ／Ａ変換
器３４および記憶部３５を具備している。

記憶部３５は、ＲＯＭ３６とＲＡＭ３７を含み、ＲＯＭ
３６には、ＣＰＵ３８の動作プログラムと速度指令信号
ＮｓとＷａｌｓｈ関数のテーブルが記憶されている。

ＣＰＵ３８では、速度検出回路６からの速度信号Ｎｆを
受け、記憶部３５のＲＯＭ３６に記憶されている、速度
指令信号Ｎ、と比較し、速度誤差信号を算出する。

次いで、これによって算出された速度誤差信号Ｎｅに基
づき、速度誤差補正信号Ｉｃを作成する。

そして、この速度誤差補正信号Ｉｃを随時、記憶部３５
のＲＡＭ３７に格納し、最新のデータに順次更新する。

第１実施例では速度指令信号ＮｓはＲＯＭ３６に記憶さ
れているが、これに限るものではなく。

外部から与えても良い。

なお、マイクロコンピュータ３２と速度検出回路６を１
チツプのＩＣ化し、自動電流調節回路とインバータとを
１チツプのＩＣ化することもでき。

このようにＩＣ化すると有用である。

次に、第３図に基づきマイクロコンピュータ９内により
実現される各種機能について述べる。

第３図は、本実施例の速度制御装置とモータを示す全体
のブロック図であるが、マイクロコンピュータ９内の機
能を中心に示す。なお、磁極位置検出器３１および電流
トランス４は図示しない。

次に、動作の概要について述べる。

速度検出器５から、得られたパルスに基づいて、速度検
出回路６は速度信号Ｎｆを出力する。

速度信号Ｎｆは、マイクロコンピュータ９に取込まれる
。マイクロコンピュータ９内ではソフトウェアを用いた
処理手法によって、ＲＯＭ３６からの速度指令信号Ｎｓ
と、速度検出回路６からの速度信号Ｎｆとの差から、速
度比較手段５１により速度誤差信号Ｎｅを算出し、この
速度誤差信号Ｎｅに基づいて、第３図の破線で示す部分
で速度誤差補正信号Ｉｃを作成する。

（以下余白） そして、速度誤差信号Ｎｅを比例制御手段５３によりに
倍の処理をしたものと、上記の速度誤差補正信号Ｉｃと
を、指令信号作成手段５２により、加算して、電流指令
Ｉｓを出力する。駆動部１は、この指令にもとづいて必
要なトルクを発生させる電流を出力する。

ここで、本発明に関する速度変動の制御アルゴリズムに
ついて述べる。

一般に周期１で変動する速度信号Ｎｆは、次式に従って
展開することができる。

Ｎｆ（θ）＝ｎ、＋Σ　（ａ、ｃａｌ（ｎ、θ）＋ｂ、
５ａｌ（ｎ、θ））　　　−（１）ｎｗま ただし、 Ｈ８：　／　Ｎｆ（θ）ｄθ　　　　　　−（２）ａワ
＝ｆＮｆ（θ）ｃａｌ（ｎ＋θ）ｄθ　　＝−（３）ｂ
ワ＝ｆＮｆ（θ）ｓａｌ（ｎ、θ）ｄθ　　−＝（４）
ｎ＝１．２，３．・・・ ここで、ｎｏは速度信号Ｎｆの直流成分、ａ、、は、速
度信号Ｎｆと交番数ｎのｃｏｓｉｎｅ　Ｗａｌｓｈ関数
（ｃａｌ（ｎｔ　　θ））との相関の強さ、ｂ、は、速
度信号Ｎｆと交番数ｎの５ｉｎｅ　Ｗａｌｓｈ関数（ｓ
ａｌ（ｎｔ　θ））との相関の強さを表わす。

ｃａｌ（ｒｚ　θ）と５ａｌ（ｎ、　θ）のグラフをｎ
＝１゜２．３について、第７図に示す。

なお、交番数ｎとは、０≦θ≦１の区間における零点の
数の半分を示すものである。

第１実施例においては、Ｎ５＝ｎｏの場合、すなわち、
速度信号Ｎ、ｆの直流成分が、速度指令信号Ｎｓと一致
している場合について述べるが、本発明はこれに限られ
るものではない。

第３図においては、Ｎ５＝ｎ、のため、Ｎｅ＝Ｎｆ−Ｎ
ｓ＝Ｎｆ−ｎｏが成り立つ。すなわち、（３）　、　（
４）式のみが速度変動分である。

（以下余白） さらに、ｃａｌ（ｒｚ　θ）　−５ａｌ（ｎ　、θ）に
おいてＪ”　ｎｏｃａｌ（ｎ＋θ）ｄθ＝Ｏ ｆ　ｎ、５ａｌ（ｎ、θ）ｄθ＝０ が成立するため、（３）、（４）式は以下の様になる。

ａ、＝ｆ　Ｎｅ（θ）ｃａｌ（ｎ＋θ）ｄθ　　　−（
３Ａ）ｂ、＝ｆＮｅ（θ）ｓａｌ（ｎｙθ）ｄθ　　　
−（４Ａ）実際に上記演算を実現するために、１回転当
りＰ個のパルスを発生するエンコーダＥを用いた場合に
は、速度誤差信号をＮｅ（ｊ　）とすると、ただし、Ｎ
ｅＱ・・・エンコーダ信号のＱ番目（１≦Ｑ≦Ｐ）パル
ス周期から算出したモータ速度誤差 と表現することができる。よって、速度信号Ｎｆから速
度変動の特徴を検出する手段として、（６）。

（７）式に示す演算を実行する。ここで、ｃｏｓｉｎｅ
Ｗａｌｓｈ関数と５ｉｎｅ　Ｗａｌｓｈ関数の情報が必
要であるが、これはＲＯＭ３６に予め格納されている。

次に、本発明の新規な要素である、第３図の破線枠で示
す部分の構成の概要について述べる。

破線内の構成要素は、速度検出器５からのパルスに対応
して出されるカウント値（（６）　、　（７）式のＱに
相当する）を出力するカウント手段であるカウンタ１０
と、このカウント値に対応して決まる階段関数値を出力
する関数発生手段１１．１６と、この階段関数値と速度
比較手段５１からの速度誤差信号Ｎｅとに基づいて速度
誤差変動成分を求める変動成分検出手段１３．１８と、
この速度誤差変動成分の符号を反転するための減算手段
５５゜５６と、反転されたものを積分制御のために、和
をとる制御演算手段１４．１９と、補正信号作成手段１
５．２０に階段関数値を出力する関数発生手段１２．１
７と、制御演算手段１４．１９の結果と前記関数値によ
り、補正信号Ｉｃｌ、　Ｉｃ２を作成する補正信号作成
手段１５．２０とよりなる。

補正信号ＩｃｌとＩｃ２を、補正信号作成手段の１部で
ある加算手段５４により、加算して、速度誤差補正信号
Ｉｃを出力する。

関数発生手段、変動成分検出手段、制御演算手段、補正
信号作成手段がそれぞれ、２組ずつあるのはｃａｌ（ｎ
、　　θ）と５ａｌ（ｎ、　　θ）を、それぞれ、求め
るためである。また、補正したい高周波成分が複数ある
場合は、成分の数だけ、たとえば、ｎ＝１．５．７につ
いて計算する場合は、破線で示すブロックを３個用意す
る。

なお、上記の制御演算手段１４．１９では積分制御のた
めに和を取ったが、これに限られるものではなく、比例
制御、比例・積分制御でも良い。

また、積分制御、比例制御、比例・積分制御のいづれも
実施しない場合は、制御演算手段１４゜１９は不要であ
る。

さらに、関数発生手段については、変動成分検出手段１
３．１８と補正信号作成手段１５，２０にたいして、そ
れぞれ、独立に設けたのは、変動成分検出手段１３．１
８に対する関数値と、補正信号作成手段１５．２０に対
する関数値の位相をずらして供給する場合にも対応でき
るようにするためで有り、１個の関数発生手段であって
も、本発明の効果を損なうことはない。

次に、具体的に、速度変動を除去する方法について第３
図にもとづいて説明する。

モータＭが１回転する間に、（６）　、　（７）式の演
算を行い、速度変動成分を検出する。これは、第３図１
３．１８で示される変動成分検出手段で行われる。これ
が零になるように目標指令が零のフィードバック制御系
を構成すればよい。そこで次の演算を行う。

５ｎ＝Ｓｎ＋・（１／Ｐ）・（Ａｎ）　　　−（８）Ｃ
ｎ＝Ｃｎ＋・（１／Ｐ）・（Ｂｎ）　　　−（９）これ
が第３図１４．１９に示す制御演算である。

ここでは積分ゲイン１の積分制御であるが、それぞれゲ
インを持った比例制御または比例・積分制御等も用いる
ことができる。

この結果を基に速度変動を補正する信号を作成する手段
として次式を用いた。

Ｉｃ１＝Ｓｎ−ｓａｌ（ｎ、−）　　　−（１０）Ｉ　
ｃ２＝　Ｃｒｒｃａｌ（ｎ　、　−）　　　−（Ｉｆ）
これが第３図］、５．２０に示す補正信号作成手段で行
われる演算の内容である。すなわち（１０）式は、交番
数ｎの５ｉｎｅ　Ｗａｌｓｈ成分を表わし、（１１）式
は、交番数ｎのｃｏｓｉｎｅ　Ｖａｌｓｈ成分を表わし
ている。

なお、ｉ番目の回転中に（８）、（９）式よりもとめた
Ｓｎ、Ｃｎを用いて、ｉ＋１番目の回転中に、（１０）
、　（１１）式の演算を行なう。

結局、第３図Ｉｃに示す補正信号として、Ｉｃ＝　Ｉｃ
ｌ＋Ｉｃ２　　−（１２）を出力することになる。これ
は（５）式からもわかるとおり、交番数ｎの速度変動成
分の逆相波形となる。この補正信号Ｉｃを第３図Ｉｓに
加算して。

速度変動をキャンセルするものである。また、補正信号
を加算するのではなく、この補正信号によって速度制御
系の比例ゲインＫを変化させることによっても同様の効
果を得ることができる。

ここで、無限に存在する交番数成分に対して上記処理を
実行するのが理想的であるが、処理時間の都合上実現不
可能である。このため、実際には、特に影響の大きい交
番数成分のみ行えばよい。

また、（１０）　、　（１１）　、　（１２）式は、Ｗ
ａｌｓｈ関数が一定の値であれば結果も一定となるため
、Ｗａｌｓｈ関数が変化する点で演算を行い、変化がな
ければ以前の値を保持することによって、演算時間が少
なくてかつ同様の効果を得ることができる。

また、（１２）式の結果は、速度変動成分の逆信号を補
正信号として電流指令に加算することになるが、交番数
の高い成分は、モータの慣性によって、加えた補正信号
と実際のモータの応答に遅れが生じる可能性があるため
、補正信号の位相を進めることが望ましい。

これを実現するために（１０）　、　（１１）式のかわ
りに次式を用いることも有効である。

（以下余白） Ｉｃ１＝Ｓｎ−ｃａｌ（ｎ＋　　　）　　　　・・１１
３）Ｐ Ｉ　ｃ２＝　Ｃｎ−５ａｌ（ｎ　、　−）　　　　−（
１４）これによれば、処理時間を増やすことなく、補正
信号の位相をπ／　２　（ｒａｄ）だけ進めることがで
きる。

以上の制御動作をマイクロコンピュータで処理するため
のフローチャートを第４図（ｂ）に示す。

第４図（ａ）は、上記処理を実行するのに有効な制御テ
ーブルであり、ビット０．４にＷａｌｓｈ関数、その他
のビットにプログラムの流れを制御するデータがＲＯＭ
３６に記憶されている。

この制御テーブルおよびフローチャートは、エンコーダ
５の１回転当りのパルス数が２４パルスで、モータ１回
転当りの交番数が１の速度変動成分を補正し、補正信号
の位相進め処理をしない例である。

図面を参照して、説明すると、ステップ４１および４２
で速度指令Ｎｓおよび速度Ｎｆを取込み、ステップ４３
で前記取込まれた速度指令Ｎｓと実際の速度Ｎｆから速
度誤差Ｎｅを計算（Ｎｅ＝Ｎｓ−Ｎｆ）Ｌ、更にステッ
プ４４で比例制御のための比例ゲインＫを乗算（Ｉｓ＝
に−Ｎｅ）する。ステップ４５でカウンタ■をインクリ
メントする。

ステップ４６では、カウンタ■の値をポインタとして制
御テーブルを取込む。ステップ４７では、取込んだ制御
テーブルのｂｉｔ○が１１０　ｔＴかｒｔ　１　ｔｒか
の状態を調べて分岐する。このｂｉｔ状態がＩＩ　Ｉ　
ＩＴであれば、ステップ５０．５１を実行、０”であれ
ば、ステップ４８．４９を実行する。なお、ステップ４
８．５０は（６）式、ステップ４９．５１は（１０）式
を実行している。すなわち、ブロック１で速度変動の内
で５ｉｎｅ　ｌ１ｌａｌｓｈ関数成分を検出し。

補正信号Ｉｃｌを作成している。

次に、ステップ５２では、取込んだ制御テーブルのｂｉ
ｔ　４が“０”か“１”かの状態を調べて分岐する。こ
のｂｉｔ状態が“１”であればステップ５５．５６を実
行、ｉｎ　Ｏｎであればステップ５３゜５４を実行する
。なお、ステップ５３．５５は、（７）式、ステップ５
４．５６は（１１）式を実行している。すなわち、ブロ
ック２で、速度変動内でｃｏｓｉｎｅ　Ｖａｌｓｈ関数
成分を検出し、補正信号Ｉｃ２を作成している。

次に、ステップ５７では取り込んだ制御テーブルのｂｉ
ｔ　７が０”か“１”かで分岐する。このｂｉｔ状態が
“１”の場合は、ステップ５８で（８）式をステップ６
ｏで（９）式を実行する。また、ステップ５９．６１で
は５ｉｎｅ　Ｗａｌｓｈ関数成分Ａｎとｃｏｓｉｎｅ　
Ｗａｌｓｈ関数成分Ｂｎのイニシャライズ、ステップ６
２でカウンタＩをイニシャライズする。

またｂｉｔ状態が“０”のときはこの処理を行わない。

すなわち、ブロック３の処理はモータの１回転に対して
１度だけ実行され、積分制御演算と、各種イニシャライ
ズを実行する。

次に、ステップ６３では（１２）式を実行し、ステップ
６４で演算結果を出力し終了する。

これが、本発明を実施するための一方法である。

ここでは、モータ１回転当りの交番数が１の速度変動成
分に対しての補正であるが、ステップ４５でカウンタエ
の加算量を２にすれば交番数２の速度変動成分に対して
補正することができる。

すなわち、ステップ４５でカウンタ■の加算量をＬとす
ることにより交番数りの速度変動成分に対して補正する
ことができる。

また、補正したい交番数りに対して、エンコーダ５のパ
ルスが十分多い場合は、ブロック１〜３までとステップ
６３からなる速度変動補正処理部は必ずしもエンコーダ
のパルスごとに実行する必要はなく、たとえば、交番数
の小さいＷａｌｓｈ関数、すなわち、低周波成分に相当
するものに対しては、１例としてエンコーダの２パルス
ごとに、実行してもよい。これによりマイクロコンピュ
ータの演算負荷を減らすことができる。

ここで、Ｗａｌｓｈ関数をフーリエ級数展開するととな
る。

第５図（ａ）に交番数１のＷａｌｓｈ関数（実線）とそ
の基本周波数成分（破ｗＡ）を示す。

（１５）　、　（１６）式に示すように讐ａｌｓｈ関数
は、奇数倍調波の高周波成分を多数含んでいる。一方、
モータの速度変動は、各相関の電流のアンバランス等に
より発生しており、基本周波数成分以外の高調波成分は
ほとんど含まれていない。そこで、この速度変動に対し
てＷａｌｓｈ関数で補正を加えると、補正信号に含まれ
る高調波が能動部を介して外乱となり、基本波成分につ
いては低減できても奇数倍調波の高調波成分が逆に発生
する可能性がある。

そこで、高調波成分の発生しにくい関数の一例として示
したのが第５図（ｂ）である。この関数は１、Ｏ，−１
の３値からなる関数であり、この関数を用いれば奇数倍
調波の高周波成分の内３の倍調波成分を発生させない。

以上の演算は加減算のみで実行可能であり、安価な低機
能マイクロコンピュータでも十分な速度変動低減効果を
得ることができる。

以上示した例を更に簡略化した方法として、次の方法が
ある。それは、（６）、（７）式のかわりにとし、さら
に（１０）、（１１）式のかわりにＩｃ１＝−Ａｎ−ｓ
ａｌ（ｒｚ　　）　　　　−４１９）Ｉｃ２＝−Ｂｎ−
ｃａｌ（ｎ＋　　）　　　　−（２０）を用いればよい
。これは、（１７）　、　（［１）式により速度変動成
分の要素を検出しながら（１９）　、　（２０）式によ
りその信号にもとに補正信号を作成する。（１７）。

（１８）式の結果は、速度変動がなくなるまで変動成分
の要素を積算したものとなる。すなわち、（１７）。

（１８）式の結果はある値に収束し、速度変動はなくな
る。こうすることにより、（８）　、　（９）式を省略
でき、マイクロコンピュータの演算負荷を減らすことが
できる。

また、上記方法はモータの速度制御について示したもの
であるが、ＰＬＬ等の位置制御やインバータ等の正弦波
発生回路の高調波抑制などの制御装置についても適用可
能である。

次に１本発明をＶＴＲに適用した第２の実施例について
第６図に基づいて、説明する。

第６図に、ＶＴＲのシリンダモータ７１とキャプスタン
モータ７４の制御ブロック図を示す。

構成の概要を述べる。

ＶＴＲの制御系は、シリンダモータのサーボ系とキャプ
スタンモータのサーボ系から成り、それぞれに本発明に
係る速度制御装置である、第６図の破線で示す回転むら
学習６１，６２という制御ブロックを有する。

キャプスタンモータのサーボ系は、テープ速度の平均値
を、指令速度にあわせるように制御するテープ速度制御
６３および速度変動を制御する回転むら学習６１と、キ
ャプスタンモータ７４とシリンダモータ７１間の位相合
わせを行なうトラッキング制御６４が有り、これらの出
力はデジタルフィルタ６７．６８を介してモータ能動回
路７５に加えられる。

シリンダモータ７１のサーボ系は、テープ速度の平均値
を、指令速度にあわせるように制御するシリンダ回転制
御６５および速度変動を制御する回転むら学習６２と、
キャプスタンモータ７４およびシリンダモータ７１間の
位相合わせを行なうヘッド位相制御６６とが有り、これ
らはデジタルフィルタ６９，７０を介してモータ駆動回
路７２に加えられる。

次に、動作について説明する。

これらのモータは、通常ブラシレスモータであるがブラ
シの有無は問わない。ここで、シリンダモータ７１は、
シリンダとテープ間の摩擦負荷があり、キャプスタンモ
ータ７４は、テープ負荷がある。また、それぞれのモー
タは、トルクリップルやコキングトルクを発生する要因
がある。これらの負荷変動や脈動トルクによりモータは
速度変動する。また、図示していないがそれぞれのモー
タは、回転速度信号を発生する速度検出器を有している
。速度検出器としては、エンコーダ、周波数発電機タコ
ジェネレータ、パルスジェネレータ等が採用され得る。

シリンダモータ７１とキャプスタンモータ７４の制御の
種類としてはテープ速度制御６３、シリンダ回転制御６
５、トラッキング制御６４、ヘッド位相制御６６の４つ
がある。

テープ速度制御６３及びシリンダ回転制御６５は、シス
テムコントロール７６から発生される複数のモード指令
と、それぞれのモータの速度検出器の回転速度信号から
モータの速度を複数のモード指令どおりに制御する。な
お、この制御は比例（Ｐ）制御である。この制御出力は
、デジタルフィルタ６７．６９により制御系が安定にな
るようにゲインと位相を保償する。なお、このフィルタ
は同様の特性をもつアナログフィルタでもかまわない。

この出力は、モータ訃動回路７２．７５へ送られモータ
を駆動し、所望の回転速度を得る。

一方、トラッキング制御６４とヘッド位相制御６６は、
映像信号を正確に記録再生するために。

両モータを位相合わせする。

これらの制御ブロックは従来より知られているものであ
るが、本発明は第６図破線枠で示した新規な要素を有す
る。これは、第３図に破線枠で示した回転むら学習６１
，６２であり、回転むらを抑制する制御ブロックである
。

この制御構成により、両モータの回転むらを低減するこ
とができ安定な映像を記録再生することができる。

なお、この例は、ＶＴＲで示したが、フロッピーディス
クドライブ装置のスピンドルモータの制御、レーザプリ
ンタのポリゴンミラー駆動モータの制御、デジタルオー
ディオテープ装置のシリンダ・キャプスタンモータの制
御、リニアモータの制御等に適用してもよい。

［発明の効果コ 本発明は、以上説明したように構成されているので以下
に記載されるような効果を奏する。

従来の技術においては、フーリエ級数展開およびフーリ
エ逆変換を行う際に、非常に多くの乗算あるいは加算を
高速に実行する高価な演算装置が必要であり、且つ、処
理に多くの時間を要していたが、本発明は、速度変動の
特徴抽出、および速度変動補正信号作成を行う際に、乗
算が不要であり、より簡略した安価な演算装置で上記の
制御装置と同程度の効果を得ることができる。

この結果、高定速性が要求されるＶＴＲ等に好適な電動
機の速度制御装置を安価に提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の全体構成を示すブロッ
ク図、第２図は、第１実施例のマイクロコンピュータの
内部構成図、第３図は、マイクロコンピュータの内部処
理を主として示すブロック図、第４図は、速度変動を低
減するためのマイクロコンピュータの制御フローチャー
トと制御テーブル、第５図は、Ｗａｌｓｈ関数の例と３
倍の高調波低減に有効な３値関数を示すグラフ、第６図
は、第２実施例のＶＴＲのモータ制御のブロック図、第
７図は、ｃｏｓｉｎｅ　　Ｗａｌｓｈ関数および５ｉｎ
ｓ　　Ｗａｌｓｈ関数の１例をしめずグラフである。 ８・・・モータ、３１・・・磁極位置検出器、５・・・
エンコーダ（速度検出器）、６・・・速度検出回路、９
・・マイクロコンピュータ、７・・・インバータ、Ｉｓ
・・電流指令、Ｎｓ・・・速度指令、１ｏ・・カウンタ
、１１．１６・関数発生手段、１３．１８・・変動成分
検出手段、１４．１９・・・制御演算手段、１５゜２ｏ
・・補正信号作成手段、５１　・速度比較手段、５２・
・・指令信号作成手段、５３・・・比例制御手段、５４
・・加算手段。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．運動体の運動速度を検出する速度検出手段と、この
   速度検出手段から得られた速度検出信号と速度指令信号
   から、電流あるいは電圧指令を作り出す速度制御手段と
   、前記速度制御手段の指令に応じて運動体の運動速度を
   変化させる駆動手段とを備える運動体の速度制御装置に
   おいて、前記速度制御手段は、 前記速度検出手段から得られた速度検出信号と前記速度
   指令信号の差から速度誤差信号を得る速度誤差検出手段
   と、階段関数値を発生する階段関数発生手段と、前記階
   段関数発生手段による関数値と前記速度誤差検出手段に
   よる速度誤差信号との乗算値を積算して速度誤差変動成
   分を検出する変動成分検出手段と、前記変動成分検出手
   段による速度誤差変動成分と前記階段関数発生手段によ
   る関数値を乗算して速度誤差補正信号を作る補正信号作
   成手段とを備え、電流あるいは電圧指令を出力すること
   を特徴とする運動体の速度制御装置。
2. ２．運動体の運動速度を検出する速度検出手段と、この
   速度検出手段から得られた速度検出信号と速度指令信号
   から、電流あるいは電圧指令を作り出す速度制御手段と
   、前記速度制御手段の指令に応じて運動体の運動速度を
   変化させる駆動手段とを備える運動体の速度制御装置に
   おいて、前記速度制御手段は、 前記速度検出手段から得られた速度検出信号と前記速度
   指令信号の差から速度誤差信号を得る速度誤差検出手段
   と、２あるいは３値の関数値を発生する階段関数発生手
   段と、前記階段関数発生手段による関数値と前記速度誤
   差検出手段による速度誤差信号との乗算値を積算して速
   度誤差変動成分を検出する変動成分検出手段と、前記変
   動成分検出手段による速度誤差変動成分と前記階段関数
   発生手段による関数値を乗算して速度誤差補正信号を作
   る補正信号作成手段とを備え、電流あるいは電圧指令を
   出力することを特徴とする運動体の速度制御装置。
3. ３．運動体の運動速度を検出する速度検出手段と、この
   速度検出手段から得られた速度検出信号と速度指令信号
   から、電流あるいは電圧指令を作り出す速度制御手段と
   、前記速度制御手段の指令に応じて運動体の運動速度を
   変化させる駆動手段とを備える運動体の速度制御装置に
   おいて、前記速度制御手段は、 前記速度検出手段から得られた速度検出信号と前記速度
   指令信号の差から速度誤差信号を得る速度誤差検出手段
   と、前記速度検出手段が速度検出信号を得るのに対応し
   て、位置あるいは角度情報であるカウント値を出力する
   カウント手段と、前記カウント値に対応して、２あるい
   は３値の関数値を発生する階段関数発生手段と、前記階
   段関数発生手段による関数値と前記速度誤差検出手段に
   よる速度誤差信号との乗算値を積算して速度誤差変動成
   分を検出する変動成分検出手段と、前記変動成分検出手
   段による速度誤差変動成分を比例または、積分制御演算
   する制御演算手段と、前記制御演算手段による出力信号
   と前記階段関数発生手段による関数値を乗算して速度誤
   差補正信号を作る補正信号作成手段とを備え、電流ある
   いは電圧指令を出力することを特徴とする運動体の速度
   制御装置。
4. ４．制御手段と、この制御手段から与えられた指令値に
   基づき、前記被制御機器に電流あるいは電圧を付与する
   駆動手段と、制御機器の動作を電流あるいは電圧の検出
   信号として検出する検出手段とを備える制御装置におい
   て、 前記制御手段は、被制御機器の実際の動作に対応して、
   階段関数値を発生する階段関数発生手段と、前記階段関
   数発生手段による関数値と前記検出手段から検出された
   検出信号との乗算値を積算して被制御機器の実際の動作
   に含まれている変動成分を検出する変動成分検出手段と
   、この変動成分検出手段によって検出された信号を比例
   または、積分制御演算する制御演算手段と、前記制御演
   算手段による信号と前記階段関数発生手段による階段関
   数値とを乗算して補正信号を生成する補正信号作成手段
   とを具備していることを特徴とする制御装置。
5. ５．前記の速度制御手段が、電流あるいは電圧指令を出
   力する時期を、前記速度検出手段が新しい速度検出信号
   をＭ回（ここにＭは、２以上の整数）得る度毎に行うこ
   とを特徴とする請求項１、２または３記載の運動体の速
   度制御装置。
6. ６．前記の変動成分検出手段と補正信号作成手段の動作
   時期を、前記階段関数発生手段による関数値の変化する
   タイミングのみに限定したことを特徴とする請求項１、
   ２、３または５記載の運動体の速度制御装置。
7. ７．前記階段関数発生手段による関数値は、周期的であ
   り、前記変動成分検出手段と補正信号作成手段に対して
   、それぞれ、階段関数発生手段を設け、該階段関数発生
   手段による関数値の位相差が０または±π／２ｒａｄの
   整数倍であることを特徴とする請求項１、２、３、５ま
   たは６記載の運動体の速度制御装置。