JPH08223955A - サーボモータの速度制御装置 - Google Patents
サーボモータの速度制御装置Info
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- JPH08223955A JPH08223955A JP7024404A JP2440495A JPH08223955A JP H08223955 A JPH08223955 A JP H08223955A JP 7024404 A JP7024404 A JP 7024404A JP 2440495 A JP2440495 A JP 2440495A JP H08223955 A JPH08223955 A JP H08223955A
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
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- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 サーボモータの加速中あるいは減速中の速度
を高精度で制御してサーボモータを滑らかに加速あるい
は減速させること。 【構成】 モータ１の速度に応じたエンコーダパルスが
エンコーダ２より出力されると、カウンタ回路１２がそ
のエンコーダパルスを計数する。その計数値が目標速度
演算回路１６に入力すると、そこでその計数値が表す位
置あるいは時間に応じた目標速度が演算される。演算さ
れた目標速度は電圧演算回路１７に入力し、そこでその
目標速度に応じた電圧が演算される。演算された電圧は
ＰＷＭ回路１８に入力すると、ＰＷＭ回路１８はその電
圧に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を出力してモータ
１を加速あるいは減速する。
を高精度で制御してサーボモータを滑らかに加速あるい
は減速させること。 【構成】 モータ１の速度に応じたエンコーダパルスが
エンコーダ２より出力されると、カウンタ回路１２がそ
のエンコーダパルスを計数する。その計数値が目標速度
演算回路１６に入力すると、そこでその計数値が表す位
置あるいは時間に応じた目標速度が演算される。演算さ
れた目標速度は電圧演算回路１７に入力し、そこでその
目標速度に応じた電圧が演算される。演算された電圧は
ＰＷＭ回路１８に入力すると、ＰＷＭ回路１８はその電
圧に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を出力してモータ
１を加速あるいは減速する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明のサーボモータの速度制御
装置に関し、特に、加減速時の速度制御の高精度化を図
ったサーボモータの速度制御装置に関する。
装置に関し、特に、加減速時の速度制御の高精度化を図
ったサーボモータの速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来技術】従来のサーボモータの速度制御装置とし
て、例えば、特開昭６２−１６０８８号公報に示される
ものがある。このサーボモータの速度制御装置は、実験
によってモータ速度が定速度に達するまでの加速時間を
求め、その加速時間にわったてモータに駆動電圧を印加
し続け、その加速時間が経過したときＰＷＭ制御に切り
換えるようにしている。この制御によって加速時間の短
縮を図っている。
て、例えば、特開昭６２−１６０８８号公報に示される
ものがある。このサーボモータの速度制御装置は、実験
によってモータ速度が定速度に達するまでの加速時間を
求め、その加速時間にわったてモータに駆動電圧を印加
し続け、その加速時間が経過したときＰＷＭ制御に切り
換えるようにしている。この制御によって加速時間の短
縮を図っている。
【０００３】また、他の従来のサーボモータの速度制御
装置として、例えば、特開昭５７−２０３５７９号公報
に示されるものがある。このサーボモータの速度制御装
置は、キャリッジ停止時から定速時までの加速時にフィ
ードバック制御をやめて一定電圧をモータに印加し続
け、定速度に達したときフィードバック制御を行うよう
にしている。この制御によって制御の簡素化を図って滑
らかな加速を実現しようとしている。
装置として、例えば、特開昭５７−２０３５７９号公報
に示されるものがある。このサーボモータの速度制御装
置は、キャリッジ停止時から定速時までの加速時にフィ
ードバック制御をやめて一定電圧をモータに印加し続
け、定速度に達したときフィードバック制御を行うよう
にしている。この制御によって制御の簡素化を図って滑
らかな加速を実現しようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のサーボ
モータの加速装置によると、前者のものにあっては、加
速時間を求めるのに実験を行わなければならないので、
その作業が煩わしいという不都合があり、また、後者の
ものにあっては、一定電圧を加速時間にわったて印加す
るだけであるので、製造時のモータトルクおよび摩擦の
ばらつきに起因する加速度のばらつきが大きくなって速
度、時間のばらつきが生じる不都合がある。
モータの加速装置によると、前者のものにあっては、加
速時間を求めるのに実験を行わなければならないので、
その作業が煩わしいという不都合があり、また、後者の
ものにあっては、一定電圧を加速時間にわったて印加す
るだけであるので、製造時のモータトルクおよび摩擦の
ばらつきに起因する加速度のばらつきが大きくなって速
度、時間のばらつきが生じる不都合がある。
【０００５】従って、本発明の目的は実験のような煩わ
しい作業を必要としないで高い精度で加減速時の速度制
御を行うことができるサーボモータの速度制御装置を提
供することにある。
しい作業を必要としないで高い精度で加減速時の速度制
御を行うことができるサーボモータの速度制御装置を提
供することにある。
【０００６】本発明の他の目的は速度、時間のばらつき
が生じないサーボモータの速度制御装置を提供すること
にある。
が生じないサーボモータの速度制御装置を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を実
現するため、サーボモータに設けられたエンコーダより
出力される速度に応じた周期のエンコーダパルスに基づ
いて前記サーボモータの速度を制御する制御系を備えた
サーボモータの速度制御装置において、前記サーボモー
タの加速時限あるいは減速時限において前記エンコータ
パルスのパルス数を計数するカウンタ手段と、前記エン
コーダパルスの前記パルス数に応じた目標速度を演算す
る目標速度演算手段と、前記制御系の直流ゲインと前記
サーボモータの始動電圧に基づいて前記目標速度に応じ
た駆動電圧を演算する電圧演算手段を備え、前記制御系
は、前記始動電圧に基づいて前記サーボモータを始動
し、前記駆動電圧に基づいて前記サーボモータを加速あ
るいは減速する構成を有することを特徴とするサーボモ
ータの速度制御装置を提供する。
現するため、サーボモータに設けられたエンコーダより
出力される速度に応じた周期のエンコーダパルスに基づ
いて前記サーボモータの速度を制御する制御系を備えた
サーボモータの速度制御装置において、前記サーボモー
タの加速時限あるいは減速時限において前記エンコータ
パルスのパルス数を計数するカウンタ手段と、前記エン
コーダパルスの前記パルス数に応じた目標速度を演算す
る目標速度演算手段と、前記制御系の直流ゲインと前記
サーボモータの始動電圧に基づいて前記目標速度に応じ
た駆動電圧を演算する電圧演算手段を備え、前記制御系
は、前記始動電圧に基づいて前記サーボモータを始動
し、前記駆動電圧に基づいて前記サーボモータを加速あ
るいは減速する構成を有することを特徴とするサーボモ
ータの速度制御装置を提供する。
【０００８】
【作用】制御系はサーボモータに始動電圧を印加するこ
とによってサーボモータを始動させる。サーボモータの
始動によってエンコーダはサーボモータの速度に応じた
周波数のエンコーダパルスを出力する。このエンコーダ
パルスはカウンタ手段によって計数される。
とによってサーボモータを始動させる。サーボモータの
始動によってエンコーダはサーボモータの速度に応じた
周波数のエンコーダパルスを出力する。このエンコーダ
パルスはカウンタ手段によって計数される。
【０００９】カウンタ手段はその計数値を位置あるいは
時間を表示する信号として目標速度演算手段に出力す
る。目標速度演算手段はその計数値に基づいてその位置
あるいは時間に応じた目標速度を演算し、その目標速度
を電圧演算手段に出力する。電圧演算手段はその目標速
度を入力すると、例えば、電源電圧、ＰＷＭ回路の分解
能、サーボモータの各種パラメータ、エンコーダの歯数
等に基づいて目標速度に応じた駆動電圧を演算する。制
御系はこの駆動電圧に基づいてサーボモータの加速ある
いは減速を行う。以上の作用から明らかなように、サー
ボモータ製造時のモータトルクのばらつきや摩擦のばら
つきに起因する加速特性のばらつきを排することができ
る。
時間を表示する信号として目標速度演算手段に出力す
る。目標速度演算手段はその計数値に基づいてその位置
あるいは時間に応じた目標速度を演算し、その目標速度
を電圧演算手段に出力する。電圧演算手段はその目標速
度を入力すると、例えば、電源電圧、ＰＷＭ回路の分解
能、サーボモータの各種パラメータ、エンコーダの歯数
等に基づいて目標速度に応じた駆動電圧を演算する。制
御系はこの駆動電圧に基づいてサーボモータの加速ある
いは減速を行う。以上の作用から明らかなように、サー
ボモータ製造時のモータトルクのばらつきや摩擦のばら
つきに起因する加速特性のばらつきを排することができ
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明のサーボモータの速度制御装置
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明の一実施例を示し、１チップ
で構成されたマイクロコンピュータ１００と、マイクロ
コンピュータ１００の出力を増幅する増幅器４と、増幅
器４の出力によって駆動されるサーボモータ（以下、単
にモータという）１と、モータ１の回転速度に応じたパ
ルスを発生する所定の歯数のエンコーダ２と、エンコー
ダ２の出力をマイクロコンピュータ１００に入力するイ
ンタフェイス回路３より構成されている。
で構成されたマイクロコンピュータ１００と、マイクロ
コンピュータ１００の出力を増幅する増幅器４と、増幅
器４の出力によって駆動されるサーボモータ（以下、単
にモータという）１と、モータ１の回転速度に応じたパ
ルスを発生する所定の歯数のエンコーダ２と、エンコー
ダ２の出力をマイクロコンピュータ１００に入力するイ
ンタフェイス回路３より構成されている。
【００１２】マイクロコンピュータ１００は、エンコー
ダ２のエンコーダパルスのエッヂを検出するエッヂ検出
回路１１と、エンコーダパルスに比較して十分に高い周
波数、例えば、１ＭＨｚのクロックを発生するクロック
発生回路１３と、エッヂ検出回路１１のエッヂ信号に基
づいてクロック発生回路１３のクロックを計数してフリ
ーランニングカウンタを形成するカウンタ回路１２と、
カウンタ回路１２の計数値およびその他のデータをスト
アするメモリ１４と、メモリ１４に接続されたスイッチ
端子Ｓ1 をスイッチ端子Ｓ2 あるいはＳ3 に接続するス
イッチ１５と、メモリ１４から入力するエンコーダパル
ス数に基づく位置あるいは時間に応じた加減速時の目標
速度を演算する目標速度演算回路１６と、制御系の直流
ゲインおよび始動電圧から目標速度に応じた電圧を演算
する電圧演算回路１７と、演算された電圧に応じたＰＷ
Ｍ信号を出力するＰＷＭ回路１８と、定速時の目標速度
を演算する目標速度設定回路１９と、定速時の目標速度
とメモリ７の記内容に基づいてモータ１の速度誤差を演
算するエラー演算回路２０と、エラー演算回路２０の演
算結果に基づいて速度誤差を補償する補償信号を出力す
る補償演算回路２１と、補償演算回路２１にサンプリン
グ割り込みタイミングを与えるサンプリング割り込み回
路２３と、補償演算回路２１の補償信号に基づいたＰＷ
Ｍ信号を発生するＰＷＭ回路２２を有する。
ダ２のエンコーダパルスのエッヂを検出するエッヂ検出
回路１１と、エンコーダパルスに比較して十分に高い周
波数、例えば、１ＭＨｚのクロックを発生するクロック
発生回路１３と、エッヂ検出回路１１のエッヂ信号に基
づいてクロック発生回路１３のクロックを計数してフリ
ーランニングカウンタを形成するカウンタ回路１２と、
カウンタ回路１２の計数値およびその他のデータをスト
アするメモリ１４と、メモリ１４に接続されたスイッチ
端子Ｓ1 をスイッチ端子Ｓ2 あるいはＳ3 に接続するス
イッチ１５と、メモリ１４から入力するエンコーダパル
ス数に基づく位置あるいは時間に応じた加減速時の目標
速度を演算する目標速度演算回路１６と、制御系の直流
ゲインおよび始動電圧から目標速度に応じた電圧を演算
する電圧演算回路１７と、演算された電圧に応じたＰＷ
Ｍ信号を出力するＰＷＭ回路１８と、定速時の目標速度
を演算する目標速度設定回路１９と、定速時の目標速度
とメモリ７の記内容に基づいてモータ１の速度誤差を演
算するエラー演算回路２０と、エラー演算回路２０の演
算結果に基づいて速度誤差を補償する補償信号を出力す
る補償演算回路２１と、補償演算回路２１にサンプリン
グ割り込みタイミングを与えるサンプリング割り込み回
路２３と、補償演算回路２１の補償信号に基づいたＰＷ
Ｍ信号を発生するＰＷＭ回路２２を有する。
【００１３】図２（イ）、（ロ）は図１に示したＰＷＭ
回路１８、増幅器４、モータ１、およびエンコーダ２よ
り成る開ループ制御系を伝達関数で示したものである。
回路１８、増幅器４、モータ１、およびエンコーダ２よ
り成る開ループ制御系を伝達関数で示したものである。
【００１４】（イ）において、ブロック２１０は、電圧
演算回路１７がＰＷＭ信号を決定する演算値ｎ（ｄｉｇ
ｉｔ）を演算してＰＷＭ回路１８に与え、ＰＷＭ回路１
８は入力した演算値ｎと電源電圧に基づいてＰＷＭ分解
能に依存したＰＭＷ信号を出力することを示している。
ＰＷＭ信号は、図３に示すように、周波数を１５．６８
６３ＫＨｚとしたとき、周期Ｔは６３．７５０１×１０
-6ｓｅｃとなり、演算値ｎは０〜２５５（２8)の範囲で
目標速度に応じた値を取る。ブロック２３０はモータ１
の電機子抵抗ＲａとインダクタンスＬａの和に反比例す
ることを示し、ブロック２４０はモータ１のトルク定数
Ｋｔに比例し、加算点２５０において外乱−Ｔｄと加算
されることを示し、ブロック２６０は慣性Ｊ、即ち、モ
ータ１の慣性Ｊｍとモータ１の軸換算負荷慣性Ｊｌｍの
和に反比例することを示し、ブロック２７０は誘起電圧
定数Ｋｅに比例し、加算点２２０へフィードバックされ
ることを示し、ブロック２８０はエンコーダ２の歯数を
２πで除することにより周波数（Ｈｚ）単位の出力ｆが
得られることを示している。
演算回路１７がＰＷＭ信号を決定する演算値ｎ（ｄｉｇ
ｉｔ）を演算してＰＷＭ回路１８に与え、ＰＷＭ回路１
８は入力した演算値ｎと電源電圧に基づいてＰＷＭ分解
能に依存したＰＭＷ信号を出力することを示している。
ＰＷＭ信号は、図３に示すように、周波数を１５．６８
６３ＫＨｚとしたとき、周期Ｔは６３．７５０１×１０
-6ｓｅｃとなり、演算値ｎは０〜２５５（２8)の範囲で
目標速度に応じた値を取る。ブロック２３０はモータ１
の電機子抵抗ＲａとインダクタンスＬａの和に反比例す
ることを示し、ブロック２４０はモータ１のトルク定数
Ｋｔに比例し、加算点２５０において外乱−Ｔｄと加算
されることを示し、ブロック２６０は慣性Ｊ、即ち、モ
ータ１の慣性Ｊｍとモータ１の軸換算負荷慣性Ｊｌｍの
和に反比例することを示し、ブロック２７０は誘起電圧
定数Ｋｅに比例し、加算点２２０へフィードバックされ
ることを示し、ブロック２８０はエンコーダ２の歯数を
２πで除することにより周波数（Ｈｚ）単位の出力ｆが
得られることを示している。
【００１５】（ロ）は（イ）のブロック線図を等価的に
書き換えたものであり、モータ１の伝達関数がラプラス
変換式Ｇ（ｓ）を利用してブロック３１０、３２０とし
て示されている。ここで、τｍは機械的時定数であり、
τｅは電気的時定数である。
書き換えたものであり、モータ１の伝達関数がラプラス
変換式Ｇ（ｓ）を利用してブロック３１０、３２０とし
て示されている。ここで、τｍは機械的時定数であり、
τｅは電気的時定数である。
【００１６】次に、図１に示した目標速度演算回路１６
および電圧演算回路１７を詳細に説明する。
および電圧演算回路１７を詳細に説明する。
【００１７】（イ）目標速度演算回路１６
【００１８】図４に示すモータ１の加速、定速および減
速のプロファイルデータを求める。このプロファイルに
おいて、時間ｔ0 〜ｔ1 は加速時限ＴA であり、時間ｔ
1 〜ｔ2 は定速度ＶK の定速時限ＴB であり、時間ｔ2
〜ｔ3 は減速時限Ｔｃである。
速のプロファイルデータを求める。このプロファイルに
おいて、時間ｔ0 〜ｔ1 は加速時限ＴA であり、時間ｔ
1 〜ｔ2 は定速度ＶK の定速時限ＴB であり、時間ｔ2
〜ｔ3 は減速時限Ｔｃである。
【００１９】加速時限ＴA におけるモータ１の駆動によ
って移動する、例えば、複写機用キャリッジの移動距離
ｌ（ｍ）は式（１）によって求められる。
って移動する、例えば、複写機用キャリッジの移動距離
ｌ（ｍ）は式（１）によって求められる。
【数１】
【００２０】目標速度ＶT1（ｍ／ｓｅｃ）およびＶ
T2（Ｈｚ）は式（２）、（３）によって求められる。
T2（Ｈｚ）は式（２）、（３）によって求められる。
【数２】
【数３】
【００２１】式（３）において、Ｐはピッチであり、エ
ンコーダ２の１パルス当たりの移動距離である。
ンコーダ２の１パルス当たりの移動距離である。
【００２２】ピッチＰと移動距離ｌとの関係は、ｌ＝Ｎ
Ｐ（Ｎはエンコーダのパルス数）となるので、式（１）
より式（４）が得られる。
Ｐ（Ｎはエンコーダのパルス数）となるので、式（１）
より式（４）が得られる。
【数４】
【００２３】式（４）より式（５）が得られる。
【数５】
【００２４】式（３）に式（５）を代入すると、式
（６）が得られ、式（６）より目標速度ＶT2（Ｈｚ）が
求められる。
（６）が得られ、式（６）より目標速度ＶT2（Ｈｚ）が
求められる。
【数６】
【００２５】（ロ）電圧演算回路１７
【００２６】図２（ロ）より開ループのゲインＧ(s) 求
めると、式（７）が得られる。
めると、式（７）が得られる。
【数７】
【００２７】式（７）において、ＰＷＭ分解能は、８ビ
ットのハーフブリッジを採用するとき、１２７となり、
また、Ｓ＝１とし、その他のパラメータにそれぞれの値
を代入すると、直流ゲインＧ(1)DC（Ｈｚ／ｄｉｇｉ
ｔ） が得られる。
ットのハーフブリッジを採用するとき、１２７となり、
また、Ｓ＝１とし、その他のパラメータにそれぞれの値
を代入すると、直流ゲインＧ(1)DC（Ｈｚ／ｄｉｇｉ
ｔ） が得られる。
【００２８】また、加速時のトルクＴacc は式（８）に
よって得られる。
よって得られる。
【数８】
【００２９】式（８）において、Ｔｌｍはモータ１の軸
換算負荷摩擦であり、Ｔｍはモータ１の軸摩擦であり、
ωはモータ１の角速度である。
換算負荷摩擦であり、Ｔｍはモータ１の軸摩擦であり、
ωはモータ１の角速度である。
【００３０】加速時のモータ１の電流Ｉacc は式（９）
によって得られる。
によって得られる。
【数９】
【００３１】加速に必要なモータ１の電圧Ｅacc は式
（１０）によって得られる。
（１０）によって得られる。
【数１０】
【００３２】式（１０）においてＶLOSSは電圧ロスであ
る。
る。
【００３３】１サンプリング内の実効電圧Ｅeff を求め
るにあたり、式（１１）の一般式を適用する。
るにあたり、式（１１）の一般式を適用する。
【数１１】
【００３４】式（１１）をこの実施例を適用すると、式
（１２）が得られる。
（１２）が得られる。
【数１２】
【００３５】式（１２）において、Ｅacc は式（１０）
で求められた値であり、Ｔは、図３に示した通り、６
３．７５０１×１０-6ｓｅｃであり、ｎo は起動に必要
なデイジット値であり、Ｖは電源電圧である。
で求められた値であり、Ｔは、図３に示した通り、６
３．７５０１×１０-6ｓｅｃであり、ｎo は起動に必要
なデイジット値であり、Ｖは電源電圧である。
【００３６】式（１２）より、起動に必要なデイジット
値ｎo を求めると、式（１３）の通りになる。
値ｎo を求めると、式（１３）の通りになる。
【数１３】
【００３７】式（１３）で得られたデイジット値ｎo は
オフセット値となるので、式（１４）が得られる。
オフセット値となるので、式（１４）が得られる。
【数１４】
【００３８】式（１４）よりＰＷＭ信号を決定するデイ
ジット値ｎが演算され、式（１５）の結果が得られる。
ジット値ｎが演算され、式（１５）の結果が得られる。
【数１５】
【００３９】以上説明したサーボモータの速度制御装置
において、動作を説明する。
において、動作を説明する。
【００４０】まず、加速時の制御を行うため、スイッチ
端子Ｓ1 、Ｓ2 がスイッチ１５で接続される。次に、図
４の時間ｔ0 のとき、式（６）に基づいてＶT2＝０が目
標速度演算回路１６から電圧演算回路１７に出力される
と、式（１５）に基づいてｎ＝ｎ0 のデイジット値が電
圧演算回路１７からＰＷＭ回路１８へ出力される。その
結果、デイジット値ｎ0 に応じたデューティ比のＰＷＭ
信号がＰＷＭ回路１８から増幅器４へ出力され、その増
幅信号によってモータ１が駆動される。モータ１が駆動
すると、エンコーダ２はエンコーダパルスをインタフェ
イス回路３を介してエッヂ検出回路１１へ出力する。エ
ッヂ検出回路１１はエンコーダパルスの立ち上がりエッ
ヂを検出すると、エッヂ検出信号をカウンタ回路１２へ
出力し、カウンタ回路１２はエンコーダパルスのパルス
数Ｎを計数する。このパルス数Ｎはメモリ１４にストア
されるとともにスイッチ１５を介して目標速度演算回路
１６によって読み出される。パルス数Ｎを入力した目標
速度演算回路１６は前述した式（６）によって目標速度
ＶT2を演算、これを電圧演算回路１７出力する。目標速
度ＶT2を入力した電圧演算回路１７は前述した式（１
５）によってディジット値ｎを演算してＰＷＭ回路１８
へ出力する。ディジット値ｎを入力したＰＷＭ回路１８
はディジット値ｎに応じたデューティ比のＰＷＭ信号を
出力し、図４に示した加速時限ＴA にわたってこの制御
を継続してモータ１の速度を定速度ＶKにする。モータ
１の速度が定速度ＶK に達すると、スイッチ１５がスイ
ッチ端子Ｓ2 からＳ3 にシフトしてスイッチ端子Ｓ1 、
Ｓ3 を接続する。この後、図４に示した定速時限ＴB に
わったて定速度ＶK の制御が行われる。
端子Ｓ1 、Ｓ2 がスイッチ１５で接続される。次に、図
４の時間ｔ0 のとき、式（６）に基づいてＶT2＝０が目
標速度演算回路１６から電圧演算回路１７に出力される
と、式（１５）に基づいてｎ＝ｎ0 のデイジット値が電
圧演算回路１７からＰＷＭ回路１８へ出力される。その
結果、デイジット値ｎ0 に応じたデューティ比のＰＷＭ
信号がＰＷＭ回路１８から増幅器４へ出力され、その増
幅信号によってモータ１が駆動される。モータ１が駆動
すると、エンコーダ２はエンコーダパルスをインタフェ
イス回路３を介してエッヂ検出回路１１へ出力する。エ
ッヂ検出回路１１はエンコーダパルスの立ち上がりエッ
ヂを検出すると、エッヂ検出信号をカウンタ回路１２へ
出力し、カウンタ回路１２はエンコーダパルスのパルス
数Ｎを計数する。このパルス数Ｎはメモリ１４にストア
されるとともにスイッチ１５を介して目標速度演算回路
１６によって読み出される。パルス数Ｎを入力した目標
速度演算回路１６は前述した式（６）によって目標速度
ＶT2を演算、これを電圧演算回路１７出力する。目標速
度ＶT2を入力した電圧演算回路１７は前述した式（１
５）によってディジット値ｎを演算してＰＷＭ回路１８
へ出力する。ディジット値ｎを入力したＰＷＭ回路１８
はディジット値ｎに応じたデューティ比のＰＷＭ信号を
出力し、図４に示した加速時限ＴA にわたってこの制御
を継続してモータ１の速度を定速度ＶKにする。モータ
１の速度が定速度ＶK に達すると、スイッチ１５がスイ
ッチ端子Ｓ2 からＳ3 にシフトしてスイッチ端子Ｓ1 、
Ｓ3 を接続する。この後、図４に示した定速時限ＴB に
わったて定速度ＶK の制御が行われる。
【００４１】定速動作中のモータ１の速度に応じた周期
のエンコーダパルスがエンコーダ２より出力され、イン
タフェイス回路３を介してエッヂ検出回路１１へ入力す
る。
のエンコーダパルスがエンコーダ２より出力され、イン
タフェイス回路３を介してエッヂ検出回路１１へ入力す
る。
【００４２】エッヂ検出回路１１はエンコーダパルスの
各周期の立ち上がりエッヂを検出してエッヂ検出信号を
カウンタ回路１２へ出力する。カウンタ回路１２はエッ
ヂ検出信号をトリガーとしてクロック発生回路４から入
力するクロックを計数する。カウンタ回路６より出力さ
れる計数値は、モータ速度信号としてメモリ１４にスト
アされ、所定のタイミングでエラー演算回路２０へ出力
され、目標速度信号と比較される。目標速度信号は目標
速度設定回路１９からエラー演算回路２０へ出力され
る。目標速度設定回路１９では、モータ速度信号を得た
場合と同じように、定速域におけるモータ１の目標速度
ＶK に応じた基準パルス（図示せず）に基づいてクロッ
ク発生回路１３のクロックを計数して目標速度信号を生
成する。この場合、１つの定速域では、１つの目標速度
信号があれば十分であるので、経時的に生成する必要は
なく、１度生成したものをストアし、それを継続して所
定のタイミングでエラー演算回路２０へ出力すれば良
い。エラー演算回路２０ではモータ速度信号と目標速度
信号を比較し、モータ速度信号の目標速度信号に対する
誤差を演算し、その誤差は補償演算回路２１へ出力され
る。補償演算回路２１では、サンプリング割り込み回路
２３より与えられるサンプリング割り込みタイミングに
おいて誤差に応じた補償値を算出してＰＷＭ回路２２へ
出力し、ＰＷＭ回路２２に誤差に応じたパルス幅変調度
を有した駆動信号を出力させる。これによってモータ１
は誤差を減少させる速度で駆動され、定速域において高
精度で所定の速度ＶK で駆動される。
各周期の立ち上がりエッヂを検出してエッヂ検出信号を
カウンタ回路１２へ出力する。カウンタ回路１２はエッ
ヂ検出信号をトリガーとしてクロック発生回路４から入
力するクロックを計数する。カウンタ回路６より出力さ
れる計数値は、モータ速度信号としてメモリ１４にスト
アされ、所定のタイミングでエラー演算回路２０へ出力
され、目標速度信号と比較される。目標速度信号は目標
速度設定回路１９からエラー演算回路２０へ出力され
る。目標速度設定回路１９では、モータ速度信号を得た
場合と同じように、定速域におけるモータ１の目標速度
ＶK に応じた基準パルス（図示せず）に基づいてクロッ
ク発生回路１３のクロックを計数して目標速度信号を生
成する。この場合、１つの定速域では、１つの目標速度
信号があれば十分であるので、経時的に生成する必要は
なく、１度生成したものをストアし、それを継続して所
定のタイミングでエラー演算回路２０へ出力すれば良
い。エラー演算回路２０ではモータ速度信号と目標速度
信号を比較し、モータ速度信号の目標速度信号に対する
誤差を演算し、その誤差は補償演算回路２１へ出力され
る。補償演算回路２１では、サンプリング割り込み回路
２３より与えられるサンプリング割り込みタイミングに
おいて誤差に応じた補償値を算出してＰＷＭ回路２２へ
出力し、ＰＷＭ回路２２に誤差に応じたパルス幅変調度
を有した駆動信号を出力させる。これによってモータ１
は誤差を減少させる速度で駆動され、定速域において高
精度で所定の速度ＶK で駆動される。
【００４３】次に、定速時限ＴB が経過して減速時限Ｔ
C に入ると、スイッチ１５がスイッチ端子Ｓ3 からＳ2
へシフトしてスイッチ端子Ｓ1 、Ｓ2 を接続する。以
降、目標速度演算回路１６がエンコーダパルス数Ｎに応
じた目標速度を演算し、電圧演算回路１７が目標速度に
応じたディジット値を求めてＰＷＭ回路１８に出力する
ことにより減速制御を行い、最終的に時間ｔ3 でモータ
１を停止させて減速制御を終了する。
C に入ると、スイッチ１５がスイッチ端子Ｓ3 からＳ2
へシフトしてスイッチ端子Ｓ1 、Ｓ2 を接続する。以
降、目標速度演算回路１６がエンコーダパルス数Ｎに応
じた目標速度を演算し、電圧演算回路１７が目標速度に
応じたディジット値を求めてＰＷＭ回路１８に出力する
ことにより減速制御を行い、最終的に時間ｔ3 でモータ
１を停止させて減速制御を終了する。
【００４４】図５（イ）、（ロ）は従来のサーボモータ
の速度制御装置と本発明のサーボモータの速度制御装置
の加速特性の比較を示すものであり、実線で示す時間対
速度の曲線は一点鎖線で示す最大値と点線で示す最小値
の間でばらつきを生じる。（イ）は従来のものであり、
前述したように、製造時のモータトルク及び摩擦のばら
つきによってばらつき幅が大きい。これに対し、（ロ）
は本発明のものであり、実質的にばらつきが無くなる程
度までにばらつき幅が狭くなっている。これによって、
本発明のサーボモータの速度制御装置を複写機のキャリ
ッジ駆動用として使用すると、画質の高い画像形成を行
うことができる。
の速度制御装置と本発明のサーボモータの速度制御装置
の加速特性の比較を示すものであり、実線で示す時間対
速度の曲線は一点鎖線で示す最大値と点線で示す最小値
の間でばらつきを生じる。（イ）は従来のものであり、
前述したように、製造時のモータトルク及び摩擦のばら
つきによってばらつき幅が大きい。これに対し、（ロ）
は本発明のものであり、実質的にばらつきが無くなる程
度までにばらつき幅が狭くなっている。これによって、
本発明のサーボモータの速度制御装置を複写機のキャリ
ッジ駆動用として使用すると、画質の高い画像形成を行
うことができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のサーボモー
タの速度制御装置によると、エンコーダパルス数から位
置あるいは時間に応じた目標速度を求め、制御系の直流
ゲインと始動電圧から目標速度に応じた駆動電圧を設定
するようにしたので、加速時および減速時のサーボモー
タの速度を高い精度で制御することができ、滑らかな加
速および減速を得ることができる。
タの速度制御装置によると、エンコーダパルス数から位
置あるいは時間に応じた目標速度を求め、制御系の直流
ゲインと始動電圧から目標速度に応じた駆動電圧を設定
するようにしたので、加速時および減速時のサーボモー
タの速度を高い精度で制御することができ、滑らかな加
速および減速を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図
【図２】（イ）は本発明の一実施例における制御系を伝
達関数を用いて示したブロック線図。（ロ）は（イ）の
ブロック線図を等価的に書き換えたブロック線図。
達関数を用いて示したブロック線図。（ロ）は（イ）の
ブロック線図を等価的に書き換えたブロック線図。
【図３】本発明の一実施例におけるＰＷＭ信号を示す説
明図。
明図。
【図４】本発明の一実施例におけるモータの速度プロフ
ァイルを示すグラフ。
ァイルを示すグラフ。
【図５】（イ）は従来のサーボモータの速度制御装置に
よる加速特性を示すグラフ。（ロ）は本発明一実施例に
おける加速特性を示すグラフ。
よる加速特性を示すグラフ。（ロ）は本発明一実施例に
おける加速特性を示すグラフ。
１，サーボモータ ２，エンコーダ ３，インタフェイス回路 ４，増幅器 １１，エッヂ検出回路 １２，カウンタ回路 １３，クロック発生回路 １４，メモリ １５，スイッチ １６，目標速度演算回路 １７，電圧演算回路 １８，ＰＷＭ回路 １９，目標速度設定回路 ２０，エラー演算回路 ２１，補償演算回路 ２２，ＰＷＭ回路 ２３，サンプリング割り込み回路 １００，マイクロコンピュータ
Claims (3)
- 【請求項１】 サーボモータに設けられたエンコーダよ
り出力される速度に応じた周波数のエンコーダパルスに
基づいて前記サーボモータの速度を制御する制御系を備
えたサーボモータの速度制御装置において、 前記サーボモータの加速時限あるいは減速時限において
前記エンコーダパルスのパルス数を計数するカウンタ手
段と、 前記エンコーダパルスの前記パルス数に応じた目標速度
を演算する目標速度演算手段と、 前記制御系の直流ゲインと前記サーボモータの始動電圧
に基づいて前記目標速度に応じた駆動電圧を演算する電
圧演算手段を備え、 前記制御系は、前記始動電圧に基づいて前記サーボモー
タを始動し、前記駆動電圧に基づいて前記サーボモータ
を加速あるいは減速する構成を有することを特徴とする
サーボモータの速度制御装置。 - 【請求項２】前記電圧演算手段は、前記エンコーダパル
スの前記パルス数、前記サーボモータの電気抵抗、前記
加速時限あるいは前記減速時限の電流、前記サーボモー
タの定速時限における定速度、前記加速時限あるいは前
記減速時限、および前記エンコーダパルスの１パルス当
たりの移動距離に基づいて前記目標速度を演算する構成
を有する請求項１記載のサーボモータの速度制御装置。 - 【請求項３】前記電圧演算手段は、前記サーボモータの
電気抵抗、前記加速時限或いは前記減速時限の電流、前
記サーボモータの 起電圧定数、前記サーボモータの角
速度、および電圧ロスに基づいて前記サーボモータの前
記始動電圧を演算する構成を有する請求項１記載のサー
ボモータの速度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7024404A JPH08223955A (ja) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | サーボモータの速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7024404A JPH08223955A (ja) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | サーボモータの速度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08223955A true JPH08223955A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12137239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7024404A Pending JPH08223955A (ja) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | サーボモータの速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08223955A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100595075B1 (ko) * | 2003-07-14 | 2006-07-03 | 엘지전자 주식회사 | 컴퓨터 시스템에서의 팬 구동 제어장치 및 방법 |
-
1995
- 1995-02-13 JP JP7024404A patent/JPH08223955A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100595075B1 (ko) * | 2003-07-14 | 2006-07-03 | 엘지전자 주식회사 | 컴퓨터 시스템에서의 팬 구동 제어장치 및 방법 |
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