JPH10327598A

JPH10327598A - 空間飛翔体追尾アンテナ用モータ駆動方法とその装置

Info

Publication number: JPH10327598A
Application number: JP15003797A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Tanaka; 宣幸田中
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】簡略化されたハードウェア構成で、より少ない
演算量とハードウェア資源にて、実用的なモータ駆動処
理可能な、モータ駆動方法及び装置の提供。【解決手段】衛星等空間飛翔体を追尾するアンテナの駆
動方式に用いられるステッピングモータ等パルス列を入
力することで回転するモータの制御方式において、ある
時間周期で漸化式により１回のインクリメント操作と１
回の除算でパルスコンペア値（ＣＭ）を計算し、その値
になるまで、入力パルス数をカウントし、そのカウント
値が一致したときに発生する駆動パルスで、ステッピン
グモータを等角加減速駆動する機能を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星その他の
空間飛翔体を追尾するアンテナの駆動方法に関すし、特
に、方位角を変更する垂直軸を有するアンテナを、駆動
パルスを入力とするステッピングモータを用いて、軸周
りに等角加速度で目的の速度へ加速、減速運動をさせる
ことで追尾制御する駆動方法等、小型簡易な制御に用い
て好適な駆動方法及び駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステッピングモータは、その特徴とし
て、２対のコイルを、順次励磁することにより、ステッ
プ状に、モータ回転軸が移動することで、回転運動を実
現している。この場合、この２対のコイルに与える励磁
信号を、パルス列と駆動方向を入力、または、時計方
向、反時計方向別にそれぞれパルスを入力し、そのパル
ス列の周波数で、回転スピードを決定している。

【０００３】この時、パルス列の周波数を制御し、加速
減速を、ある加速度以下に制限しないと、大きな加速ト
ルクが必要となり、モータが回転せず、脱調状態とな
る。

【０００４】このため、通常、スローアップ、スローダ
ウンと呼ばれる、加速制御を行う。このステッピングモ
ータの原理等については、刊行物（見城、新村著、「ス
テッピングモータの基礎と応用」、総合電子出版社、昭
和５４年２月１０日刊）等が参照される。

【０００５】従来、ステッピングモータを使用する場
合、米国特許第５２４１３１９号に示されるように、Ｖ
／Ｆ（電圧−周波数）コンバータを利用して、モータ駆
動指令をアナログで入力し、この電圧の極性で方向を、
電圧で、パルス周期を決定させる方法が知られている。

【０００６】この場合、なめらかな回転となるように、
Ｖ／Ｆコンバータの前に、加速制限器、例えば、低周波
通過フィルタを設け、加速を制限していた。

【０００７】また、例えば特開平４−４４４０３号公報
に開示されているように、制御装置内でＣＰＵを用いた
ものでは、モータ駆動指令に基づき、ＣＰＵで演算処理
を行っていた。この時、演算として、実際には、加減速
ステップを、予めメモリに記憶しておき、例えば図１
（Ｂ）のフローチャートを参照して、一定周期の電気パ
ルスを入力としたカウンタのカウント数を、このメモリ
に蓄積された値までカウントアップし、入力パルス数の
メモリの設定値との判定処理（ステップＡ１）でオーバ
ーフローの時は、モータ駆動パルスを１パルス出力し
（ステップＡ２）、入力パルス数をクリアする（ステッ
プＡ３）。

【０００８】そして、次の設定値の格納先アドレスにす
すめ、このアドレスのメモリ値を用いて、カウントする
ことで、パルス周期をコントロールし、滑らかな回転と
なるよう制御していた。

【０００９】また、単純化した方法としては、現在の速
度を管理し、順次この速度を上げ下げする方法が知られ
ている。例えば、停止から、１０００ＰＰＳまで１秒
で、加速させる場合、脱調しないよう規定されているモ
ータの最大加速度以内の変化を、１０ｍｓｅｃ毎に一定
の速度変化分与える、という方法である。

【００１０】この従来の方法では、現在の速度情報を保
持し、加速させたい速度変化分を増減する小数点演算
と、その逆数から入力パルスと比較されるパルスコンペ
ア（比較）値を導く演算が行われる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術は下記記載の問題点を有してる。

【００１２】（１）駆動装置にＶ／Ｆコンバータを用い
る場合、装置の小型軽量化が困難であると共に、装置価
格も高価になる（コスト低減が困難）、という問題点を
有している。

【００１３】（２）また、マップ化されたメモリ値を用
いてカウントする従来方法では、図３に示すように、ア
ンテナ加速時に順次読み出すデータを格納するための記
憶領域を必要とし、その量は滑らかな制御を行うために
は、その細かさに応じて増大する、という問題点を有し
ている。

【００１４】また一定周期毎のメモリ蓄積値を読み出し
で、加速制御させるために、メモリアドレスの変更、内
容の読み出し命令により実行する必要があり、実行速度
が遅く、任意の加速度に変更する際は、既存のメモリマ
ップの書き換えが必要となる。

【００１５】（３）さらに、上記した単純化した方法に
おいても、常に、速度を格納する領域を必要とし、整数
値であるパルスコンペアを得る際に、現在の速度に増加
分の速度成分を加える小数点演算と、その逆数演算（除
算）を行う必要がある。

【００１６】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、従来技術よりも
簡略化されたハードウェア構成で、より少ない演算量と
ハードウェア資源にて、実用的なモータ駆動処理可能な
方法及び装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のモータ駆動方法では、漸化式を使用し、電
気パルスカウント数のコンペア（比較）値を計算するこ
とにより、ステッピングモータを駆動するようにしたも
のである。

【００１８】すなわち、本発明は、一定時間間隔毎に入
力パルスをカウントし、入力パルス数を予め設定された
パルスコンペア値（ＣＭ）と比較し、これらの値が一致
した場合に、出力パルスを送出して、ステッピングモー
タ等のモータを１ステップ駆動させるモータ駆動方法に
おいて、ある時間間隔毎に前記パルスコンペア値を求め
る際に、漸化式を用い、１回のインクリメント操作と１
回の除算により前記パルスコンペア値を算出し、等加速
度の加減速を実現する、ことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態につ
いて以下に説明する。本発明のモータ駆動装置は、その
好ましい実施の形態において、ある時間周期で漸化式に
より１回のインクリメント操作と１回の除算でパルスコ
ンペア値を計算し、その値になるまで、入力パルス数を
カウントし、そのカウント値が一致したときに発生する
駆動パルスで、ステッピングモータを等角加減速駆動す
る機能を有する。

【００２０】また、本発明のモータ駆動方法は、その好
ましい実施の形態において、一定時間間隔毎に入力パル
スをカウントし、入力パルス数を予め設定されたパルス
コンペア値（ＣＭ）と比較し、これらの値が一致した場
合に、出力パルスを送出して、ステッピングモータ等の
モータを１ステップ駆動させるモータ駆動方法におい
て、パルスコンペア値の書替タイミング時に、前回のパ
ルスコンペア値（ＣＭ）の算出に用いた一部の値を記憶
部（ＭＥＭ）から読み出して、この値（ＭＥＭ）に１加
算操作した値で、所定の定数（ａ）を除算することによ
り、今回のパルスコンペア値（ＣＭ）とし、この除算で
用いた値（ＭＥＭ＋１）を次回のパルスコンペア値算出
用に記憶部に記憶する。

【００２１】

【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て以下に詳細に説明する。

【００２２】図２は、本発明の一実施例を適用した装置
構成を示す図である。また、図１は、本発明の一実施例
におけるフローチャートである。

【００２３】図２を参照すると、本発明の一実施例にお
いて、人工衛星６からの電波７を受信時、衛星通信用ア
ンテナ１の受信出力は、方位角速度センサ２の出力によ
るアンテナ支持部の回転情報と共に、アンテナ制御部３
に送られ、アンテナ１の状態、受信レベルの状況に応じ
て、衛星追尾のため、アンテナの駆動方向、駆動パター
ンの判断を行う。

【００２４】その指令に基づいてアンテナの方位方向回
転を決定し速度制御を行う。

【００２５】ステッピングモータ４は駆動パルスにより
回転し、ギア５を通じて、ギア付きの円盤状のアンテナ
１を回転駆動する。

【００２６】このような構成で、アンテナ制御部３は、
衛星等の飛翔体からの受信レベルが最大になるように、
公知の手法により、自動制御を行う。

【００２７】ここで、本発明の特徴とするところは、ア
ンテナ１を飛翔体に指向させる、もしくは飛翔体のサー
チ（探索）を行う際に、アンテナ回転の速度制御指令値
を生成する駆動速度における演算処理を単純化し、計算
精度を損なわずに高速な処理を行うことを可能にしたこ
とである。

【００２８】図１（Ｂ）は、本発明の一実施例の処理フ
ローを説明するためのフローチャートである。図１
（Ｂ）に流れ図として示される一連の処理は、アンテナ
駆動時に、常時、実行される基本処理である。

【００２９】ステッピングモータへの入力パルスは、供
給されカウントアップされる周波数一定のクロックパル
ス数と、随時設定可能なパルスコンペア値が等しくなっ
た際（ステップＡ１）に、１パルス発生し（ステップＡ
２）、入力パルス数をクリアする（ステップＡ３）。

【００３０】よってパルスコンペア値に設定される値
を、一定時間間隔毎に変化させることでアンテナの駆動
速度に加減速を与えることができる。

【００３１】図１（Ａ）は、本発明の一実施例における
パルスコンペア値算出の処理を説明するためのフローチ
ャートである。

【００３２】本実施例では、一定時間間隔毎のパルスコ
ンペア値書替えの条件に合致するタイミングで（ステッ
プＳ１のＹes分岐）、設定するパルスコンペア値（ＣＭ
Ｐ）を、次式（１）の関係を用いて得ている（ステップ
Ｓ２）。

【００３３】

【数１】

【００３４】ここで、ａは加速度、モータとアンテナの
ギア比、モータの所要パルス数、パルスコンペア値を設
定する時間間隔による定数である。

【００３５】すなわち、本実施例では、次に設定するパ
ルスコンペア値ＣＭＰ_n+1は、一つ前のＣＭＰnを使用し
て、順次求められる。

【００３６】実際の処理では、更に計算を簡略化するた
め、上式（１）の右辺の分母の値を一時記憶しておき
（ステップＳ４のＭＥＭ←ＭＥＭ＋１）、次に設定すべ
きパルスコンペア値（コンペアレジスタＣＭ）を求める
際にこのＭＥＭを使用し、一回ずつのインクリメント演
算と除算で求める（ステップＳ２）。すなわちコンペア
レジスタＣＭには、次式（２）の右辺の演算値が設定さ
れる。

【００３７】ＣＭ←ａ／（ＭＥＭ＋１） …(2)

【００３８】また、モータの回転が高速になるに従い、
算出されるパルスコンペア値の変化が、１よりも小さく
なる。パルスコンペア値は整数値であるので、この様な
モータ回転領域に達したら、計算の後に加速時は１を引
き、減速時には１を足すというに、コンペアレジスタＣ
Ｍの補正処理を行う（ステップＳ３）。

【００３９】こうして得られたパルスコンペア値（コン
ペアレジスタＣＭの値）と、カウントアップされる入力
パルス数を常時比較し、入力パルス数がパルスコンペア
値に到達したときに得られるモータへの駆動パルスによ
り、アンテナに等角加速度運動を与える。衛星の追尾
は、アンテナの駆動開始の立ち上げ時、または停止の際
に、この方法で得られる加速度運動を使用することで可
能となる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
整数として求める必要があるパルスコンペア値を、少数
演算を行わずに、単純なインクリメント操作と除算の２
回の処理で算出することが可能になり、必要とする変数
領域、計算処理時間を削減したという、効果を奏する。

【００４１】その理由は、本発明においては、加速度運
動から繰り返し行われる演算に適した計算方法で、必要
とされる計算過程の最適化と、要するハードウェア資源
の縮小化を達成したためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）本発明の一実施例の動作を説明するため
の図であり、モータ駆動パルス生成のためのパルスコン
ペア値を求める処理を示すフローチャートである。（Ｂ）本発明の一実施例の動作を説明するための図であ
り、基本処理を示すフローチャート図である。

【図２】本発明の一実施例の装置の構成を示すブロック
図である。

【図３】メモリマップを用いた方法におけるアドレス上
配置されたパルスコンペア値を示す図である。

【符号の説明】

１衛星通信用アンテナ２方位角速度センサ３アンテナ制御部４ステッピングモータ５ギア６人工衛星７電波

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定時間間隔毎に入力パルスをカウント
し、入力パルス数を予め設定されたパルスコンペア値
（ＣＭ）と比較し、これらの値が一致した場合に、出力
パルスを送出して、ステッピングモータ等のモータを１
ステップ駆動させるモータ駆動法において、ある時間間隔毎に前記パルスコンペア値を求める際に、
漸化式を用い、１回のインクリメント操作と１回の除算
により前記パルスコンペア値を算出し、等加速度の加減
速を実現する、ことを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項２】一定時間間隔毎に入力パルスをカウント
し、入力パルス数を予め設定されたパルスコンペア値
（ＣＭ）と比較し、これらの値が一致した場合に、出力
パルスを送出して、ステッピングモータ等のモータを１
ステップ駆動させるモータ駆動方法において、パルスコンペア値の書替時に、前回パルスコンペア値
（ＣＭ）の算出に用いた一部の値を記憶部から読み出し
て、この値（ＭＥＭ）に１加算操作した値で、所定の定
数を除算することにより、今回のパルスコンペア値（Ｃ
Ｍ）とし、前記除算で用いた値（ＭＥＭ＋１）を次回の
パルスコンペア値算出用に前記記憶部に記憶する、こと
を特徴とするモータ駆動方法。
【請求項３】前記算出された今回のパルスコンペア値
（ＣＭ）について加速時、減速時に応じてその値を補正
する、ことを特徴とする請求項２記載のモータ駆動方
法。
【請求項４】請求項１又は２記載のモータ駆動方を用い
て、空間飛翔体追尾アンテナ用のモータ駆動することを
特徴とするモータ駆動方法。
【請求項５】衛星等空間飛翔体を追尾するアンテナの駆
動方式に用いられるステッピングモータ等パルス列を入
力することで回転するモータの制御方式において、前記モータ制御は、駆動方向と、パルス列の周波数で、
回転方向、回転速度が決定するモータ駆動回路におい
て、一定時間間隔毎に入力されるパルス列をカウントするカ
ウンタを備え、該カウンタのカウント値を、予め設定さ
れるパルスコンペア値と比較し、一致した場合に、出力パルスを発生させ、モータを１ス
テップ駆動させるように制御する手段と、前記パルスコンペア値を計算するために、漸化式を用
い、直接、カウンタ値を計算するレジスタで、１回のイ
ンクリメント操作と１回の除算により、等加速度の加減
速を実現することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項６】衛星等空間飛翔体を追尾するアンテナの駆
動方式に用いられるステッピングモータ等パルス列を入
力することで回転するモータの制御方式において、駆動方向毎のパルス列の周波数で、回転方向、回転速度
が決定するモータ駆動回路を制御するモータ駆動方法に
おいて、一定時間間隔毎に入力されるパルス列をカウントし、該
カウント値を、予め設定されるパルスコンペア値と比較
し、これらが一致した場合に、出力パルスを発生させ、
モータを１ステップ駆動させ、前記パルスコンペア値を計算する際に、漸化式を用い、
直接、カウンタ値を計算するレジスタで、１回のインク
リメント操作と１回の除算により、等加速度の加減速を
実現することを特徴とするモータ駆動方法。