JPS6130982A - モ−タの速度制御装置 - 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】 隨１九更 この発明は、複写機やファクシミリ装置、その他各種装
置の駆動系として使用するのに好適な、モータの速度制
御装置に係り、特にＤＣモータの速度制御系の構成を簡
潔化するとともに、速度偏差を小さくして、正確な速度
制御を可能にした速度制御装置に関する。

皿米薮生 複写機やファクシミリ装置等の光学系の駆動装置、ある
いはドラムや定着系、現像系等の駆動装置、その他各種
の駆動系では、ＤＣモータによる速度制御装置が用いら
れている。

ところが、従来の簡単な速度制御装置、すなわち、周波
数／電圧変換方式によって速度制御を行う速度制御装置
では、目標速度と実速度との間に偏差が生じる。そのた
め、例えば、複写機の光学系を駆動する場合には、作成
されるコピーが伸びたり、縮んだりして、コピー品質が
低下するという問題が生じる。

そこで、この種の駆動系で使用されるモータの速度制御
装置では、目標速度と実速度とを一致させるために、従
来の周波数／電圧変換方式による速度制御と、Ｐ　Ｌ　
Ｌ　（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ　）制御と
を併用している。

しかし、このような速度制御装置では、制御の精度は向
上されるが、制御回路が複雑化するので、コストアップ
になる。その上、制御回路が複雑になることに伴って、
速度制御系の定数を決定するための設計にも、多大な労
力を要するので、必然的に開発時間も長くなる、等の不
都合があった。

且−一崖 そこで、この発明のモータの速度制御装置では、従来の
周波数／電圧変換方式による速度制御と、ＰＬＬ制御と
を併用した速度制御装置におけるこのような不都合を解
決し、速度制御系の構成を簡潔化してその開発時間を短
縮するとともに、速度偏差を小さくして、正確な速度制
御が行えるようにし、併せてコストダウンを達成するこ
とを目的とする。

璽−−」文 そのために、この発明のモータの速度制御装置では、速
度指令信号を発生する速度指令部と、この速度指令信号
で指令された目標速度とモータの実速度との偏差をモー
タに与える速度制御装置において、モータの実速度をア
ナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換
手段と、演算部とを設け、アナログ／ディジタル変換手
段からの出力を演算部へ与えて、モータの実速度と目標
速度とのズレを算出し、新たな速度指令信号に変更する
ことによって、所望の速度でモータを回転させるように
している。

次に、この発明のモータの速度制御装置について、図面
を参照しながら、その一実施例を詳細に説明する。

第１図は、この発明のモータの速度制御装置について、
そのシステム構成の一実施例を示す機能ブロック図であ
る。図面において、１はマイクロコンピュータ等の演算
部、２はディジタル量をアナログ量に変換するＤ／Ａ　
（ディジタル／アナログ）コンバータ、３は加算器、４
は速度制御系の補償器、５はアンプ、６はモータ、７は
インクリメンタルエンコーダ等の検出器、８は周波数を
電圧に変換するＦ／Ｖ　（周波数／電圧）コンバータ、
９はアナログ量をディジタル量に変換するＡ／Ｄ（アナ
ログ／ディジタル）コンバータ、ｌＯは負荷を示し、ま
た、ω−＋（ｉ）は演算部１から指令される基準速度信
号、ωｃＤ）はモータからフィードバックされる実速度
の信号を示す。

第２５！ｌは、第′１図のシステムにおける速度制御動
作を説明するためのフローチャートの一例を示す。

第１図において、演算部１から、モータ速度を指令する
ディジタル量の基準速度信号ωｒｅｔ　（ｆ　）が出力
されると、Ｄ／Ａコンバータ２によってアナログ量の信
号に変換される。

このアナログ信号の電圧は、速度制御系の補償器４、ア
ンプ５を通して、モータ６へ供給され、モータ６の回転
がスタートする。

モータ６の回転に伴って、インクリメンタルエンコーダ
等の検出器７からパルスが発生され、Ｆ／Ｖコンバータ
８によって、その周波数が電圧に変換される。

Ｆ／Ｖコンバータ８によりアナログ量の電圧に変換され
た信号は、Ａ／１：ｌコンバータ９でディジタル量のフ
ィードバック信号、すなわちモータの実速度の信号ωｃ
（ｉ）に変換されて、演算部１ヘフイードバツクされる
。

モータがスタートしてから一定時間が過ぎると、モータ
６の回転速度は、一定の値になる。

この発明の速度制御装置では、第２図のフローに示すよ
うに、この時点のモータの実速度の信号、すなわちフィ
ードバック信号ωｃ　（ｉ）を演算部１によって読取り
、このフィードバック信号に対応して基準速度信号ωｒ
ａ＋（ｉ＋１）の再演算を行い、モータの実速度を制御
する。なお、この第２図における基準速度信号ωｒｅｔ
ｃ　＋　＋　１　）の演算方法については、後で詳細に
説明する。

なお、モータ６がストップした後は、第２図のフローに
示すように、次のモータのスタート時の基準速度信号と
しては、初期値ωｒｅ＋　（＋　）が設定されることは
いうまでもない。

第３図は、速度制御系の概要を示すブロック図で、指令
される基準速度信号とフィードバック信号との関係を電
圧で表わしている。図面における符号は第１図と同様で
あり、また、４ｏは補償器４の補償関数、５０はアンプ
５の増幅率、６ｏはモータ６の伝達関数、８ｏはＦ／Ｖ
コンバータ８の伝達関数、Ｖ、、Ｊｒｅｆは基準電圧、
Ｖ−ｃはフィードバック電圧、ｅ　（ｓ）は定常偏差を
示す。

ここでは、基準速度信号ωｒａ＋を基準電圧ｖｕｒａｒ
で示し、同様に実速度のフィードバック信号ωＣをフィ
ードバック電圧ｖ１として説明する。

まず、基準電圧Ｖω蘭に、ステップ入力を与えると、定
常偏差ｅ　（ｓ）は、 となる。

ところで、フィードバック電圧■５と基準電圧Ｖ＋ａ＋
ｒｅｆとの差が、定常偏差であるから、Ｖ■−Ｖ＝−ｒ
ｅｒ　＝　ｅ（ｓ）　　　　　　　　・・曲（２）であ
る。

この式（１）と式（２）から、 が得られる。ここで、この式（３）を簡略化するために
、 とすれば、この式（４）を式（３）八を代入することに
よって、 Ｖｙ　＝　Ｘ・ＶＩ、、Ｊｒｅｆ　　　　　　　　　　
、、・・（５）と表わすことができる。

そして、仮りに、モータと負荷に摩擦トルクがないとす
れば、 ｖｌ、ｌｃ−＋ｖｃ、Ｉｒｅｆ・・・・・・（６）とす
るには、 工 Ｖｕ　ｒａｔ←−Ｖｂａｒｅ＋　　　　　　　　　　、
、・＝・（７）とすればよい。

これに対して、摩擦トルクが一定の場合には。

基準電圧Ｖ。ｒａｔ　（ｉ　）と、そのときのフィード
バック電圧Ｖ　、、ｃ　（ｉ　）との関係は、Ｖｗ（ｉ
）　　＝　　Ｘ　−Ｖｃ、Ｊｒｅｆ（ｉ）　　−Ｔｆ　
　　　　　　　　・’・−（８）となる、ただし、先の
式（７）が成立するように。

とする。

したがって、フィードバック電圧Ｖ　Ｉ、ｃ　（ｉ　）
は、式（８）と式（９）から、 Ｖｌ、１ｃｏ）　＝　ＶＬ、、ｒｅｒ　−Ｔｆ−−（１
０）となり、これを移項すれば、 Ｔｆ＝　Ｖｔ、Ｊｒｅｆ　　Ｖｌ、１ｃ（ｉ）　　　　
　　　　・叩・（１１）となる。

コノ式（１１）１’、Ｖ　ｗｃ　（ｉ　＋　１　）をＶ
　１．、ｒａｔと一致させるためには、基準電圧Ｖ■ｒ
ｅｒ（ｉ　＋　１　）を。

Ｖｌ＆１ｒａｆ（ｉ＋１）　＝　　（Ｖ＋Ａ＋ｒａＴ　
＋　Ｖｗｒａｊ　　ＶＪｉ））・・・・・・（１２） とすれば、 Ｖｌ、、ｃ（ｉ＋１）　＝　Ｘ’Ｖ、、Ｊｒｅｌ（ｉ＋
１）　−Ｔｔ＝Ｘ・（ＶｌＡｌｒｅｒ＋Ｖ＋ａ＋ｒ＊ｒ
−ＶＪｉ））−（Ｖ（１１ｒａｔ　−Ｖｌ、ｃ（ｉ　）
）”　Ｖｂｒ　ｒｅｆ　　　　　　　　・・・・・直１
３）となり、式（１３）が成立することになる。

これらの式から明らかなように、上記の演算処理を行う
ことによって、摩擦トルクが一定の場合にも、モータの
実速度に対応するフィードバック電圧Ｖ　ｌ、ｃ（ｉ　
）を、基準電圧Ｖ。ｒａｔと一致させることができる。

第４図は、摩擦トルクが一定の場合のトルクカーブの一
例である。図面の横軸はモータの回転位置、縦軸は摩擦
トルクを示す。

この第４図に示すように、摩擦トルクが一定の場合、す
なわちステップ状のときでも、フィードバック電圧Ｖ　
−ｃ　（＋　）を基準電圧Ｖ、Ｊｒｅ＋と一致させるこ
とが可能となり、速度制御の精度が向上される。

したがって、先の第２図のフローにおける演算は、第１
図のＤ／Ａコンバータ２と、Ａ／Ｄコンバータ９とによ
って、 Ｖｗｃ　（＋　）→ωｃ　（ｉ）　　　　　　　　　・
・・・・・（１４）ωｒｌｌｆ（ｉ）→Ｖｗｒｍ（＋）
　　　　　　　　−−（１５）と変換すればよいことに
なる。

このように、この発明のモータの速度制御装置によれば
、極めて簡単な構成の制御回路を使用することによって
、正確な速度制御を行うことが可能となる。

以上に詳細に説明したとおり、この発明のモータの速度
制御装置では、速度指令信号を発生する速度指令部と、
この速度指令信号で指令された目標速度とモータの実速
度との偏差をモータに与える速度制御装置において、モ
ータの実速度をアナログ／ディジタル変換するアナログ
／ディジタル変換手段と、演算部とを設け、アナログ／
ディジタル変換手段からの出力を演算部へ与えて、モー
タの実速度と目標速度とのズレを算出し、新たな速度指
令信号に変更することによって、所望の速度でモータを
回転させるようにしている。

羞−一來 したがって、この発明のモータの速度制御装置によれば
、簡単な構成によって速度偏差の小さい速度制御が可能
となり、同時に制御回路も単純化されるので、コストダ
ウンが実現される。

また、速度制御系の補償器４の定数も、ブロック構成が
簡単であるため、容易に求めることが可能となり、開発
時間が短縮されて、そのスピードも速くなる、等の優れ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のモータの速度制御装置について、そ
のシステム構成の一実施例を示す機能ブロック図、第２
図は第１図のシステムにおける速度制御動作を説明する
ためのフローチャートの一例、第３図は速度制御系の概
要を示すブロック図、第４図は摩擦トルクが一定の場合
のトルクカーブの一例である。 図面において、■はマイクロコンピュータ等の演算部、
２はＤ／Ａコンバータ、３は加算器、４は速度制御系の
補償器、５はアンプ、６はモータ、７はインクリメンタ
ルエンコーダ等の検出器、８はＦ／Ｖコンバータ、９は
Ａ／Ｄコンバータ、１０は負荷を示す。 オ　２　図 材４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 速度指令信号を発生する速度指令部と、この速度指令信
   号で指令された目標速度とモータの実速度との偏差を前
   記モータに与える速度制御装置において、前記モータの
   実速度をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディ
   ジタル変換手段と、演算部とを設け、前記アナログ／デ
   ィジタル変換手段からの出力を前記演算部へ与えて、モ
   ータの実速度と目標速度とのズレを算出し、新たな速度
   指令信号に変更することによつて、所望の速度でモータ
   を回転させることを特徴とするモータの速度制御装置。