JPS6194579A - デイジタル式位相制御装置 - Google Patents

デイジタル式位相制御装置

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JPS6194579A
JPS6194579A JP59215403A JP21540384A JPS6194579A JP S6194579 A JPS6194579 A JP S6194579A JP 59215403 A JP59215403 A JP 59215403A JP 21540384 A JP21540384 A JP 21540384A JP S6194579 A JPS6194579 A JP S6194579A
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/18Controlling the angular speed together with angular position or phase
    • H02P23/186Controlling the angular speed together with angular position or phase of one shaft by controlling the prime mover

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は被制御体の回転位相を制御するディジタル式位
相制御装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 第1図はディジタル式位相制御装置の従来例であシ、1
は被制御体(モータまたはモータにより駆動される回転
体)、2は周波数発電機(以下FGと記す)、3はディ
ジタル速度比較手段、4はディジタルフィルタ、5は駆
動手段、6は回転位置検出器(以下PGと記す)、7は
ディジタル位相比較手段、8はディジタルフィルタであ
る。
被制御体10回転数すなわち回転速度はFG2により速
度に比例した周波数の信号(FG倍信号SFGとして検
出し、回転位相を表わす信号(PG倍信号 SPGをP
Geにより検出する。FG倍信号FGは速度比較手段3
に入力し、クロックパルスCK1によりその周波数をデ
ィジタル的に弁別(速度比較)してディジタル速度誤差
情報Ds1を検出する。速度誤差情報Ds1はディジタ
ルフィルタ4でディジタル的な処理をしてそのディジタ
ル出力Ds2を駆動手段5に導ひき、被制御体1の回転
速度を制御する。一方、PG信号SPG外部基準信号S
RFと共に位相比較手段7に入力し、クロックパルスC
K2により2信号の位相差をディジタル的に弁別(位相
比較)してディジタル位相誤差情報DP1を検出する。
位相誤差情報DP1はディジタルフィルタ8でディジタ
ル的な処理をしてそのディジタル出力DP2を速度比較
手段3に導ひき、被制御体1の回転位相を制御する。以
上により被制御体1の回転位相(信号5PG)を基準位
相(信号”RF )に同期させるディジタル式位相制御
装置を具現している。
まず、速度比較手段32位相比較手段7の動作を第2図
、第3図により説明する。
速度比較手段3にはFG倍信号FGとクロックパルスC
K1とを入力し、タイミング的に先行したラッチパルス
SL1と後行したプリセットパルスSP1とを作成する
。通常、速度比較手段3はMビットの2進カウンタで構
成し、その下位Nビットから速度誤差情報Ds1を検出
する構成としており、プリセットパルス’PRにより等
価的な台形波SZ1をディジタル的に作成し、ラッチパ
ルスSL1によりラッチして速度誤差情報Ds1を得て
いる。T、は速度比較の基準周期、TFGはFG倍信号
FGの周期である。Aは”FG > T iで低速状態
、BはTFG=T、で等速状態、Cは”FG < ” 
iで高速状態であり、状態Aでは台形波S21の最小値
を、状態Bでは中心値を、状態Cでは最大値をそれぞれ
ラッチ(サンプリング)し、状態Aでは加速、状態Cで
は減速がなされ状態Bで安定するように制御される。
位相比較手段7には外部基準信号SRF、 P G信号
SPG及びクロックパルスOK2を入力し、外部基準信
号SRFによりプリセットパルスSP2を作成し、PG
倍信号PGによりラッチパルスSL2を作成する。位置
比較手段7も速度比較手段3同様、Kビットの2進カウ
ンタで構成し、その下位Lビットから位相誤差情報DP
1を検出する構成としており、プリセットパルスSP2
により等価的な台形波S22をディジタル的に作成し、
ラッチパルスSL2によりラッチして位相誤差情報DP
1を得ている。
図示の状態は定常状態であり、外部基準信号SRFにて
作成した台形波S22の傾斜部中央位置をPG倍信号P
Gにて作成したラッチパルスSL2でラッチしている。
この状態がくずれて台形波S22の上底部をラッチする
進相状態、下底部をラッチする遅相状態では位相誤差情
報DP1がそれぞれ最大値。
最小値となるので、被制御体1を遅相、進相制御するこ
とで定常状態(位相同期状態)にすることができる。こ
れは、ディジタルフィルタ8で位相誤差情報DP1にデ
ィジタル的な処理を施したディジタル出力DP2を速度
比較手段3に導ひき、制御する構成で具現できる。ディ
ジタル出力”P2による速度比較手段3の制御方法とし
ては、■ 速度誤差情報Ds1に加算する方法、■ 基
準周期T1を変調する方法がある。言うまでもないが、
位相比較手段7は2進カウンタ構成であるから、所定の
計数値をデコードして内部基準信号を発生し、外部基準
信号SRFに代えて用いる構成も可能であり、PG倍信
号PGはFG倍信号FGを分周して用いる構成も可能で
ある。
次に、ディジタルフィルタ4,8を第4図に示す具体例
によりその構成、動作及び第1図のシステムに及ぼす影
響について説明する。
第4図Aはアップダウンカウンタ式ディジタルフィルタ
(U/Dカウンタ式り、F ) 、第4図Bは累積加算
式ディジタルフィルタ(累積加算式り、F)である。デ
ィジタルフィルタの基本構成要素は、U/Dカウンタ式
が分周手段9とU/Dカウンタ11、累積加算式が加算
手段14と遅延手段(記憶手段)15とであり、これに
より積分特性が得られる。乗算手段12.16と加算手
段13.17はそれぞれ比例特性を付加するだめの手段
であり、これにより比例積分特性が得られる。U/Dカ
ウンタ式り、Fの動作は、分周手段9においてクロック
パルスCK3を入力ディジタル信号D1  (DSll
DPlが相当)と基準ディジタル信号Doとの差の絶対
値に等しい周波数に分周し、その分周出力S1をU/D
カウンタ11のクロック入力とする。一方、大小判別手
段10においてり。とDl  との大小判別を行ない、
その出力S2 をU/D切換入力とする。これによりU
/Dカウンタ11からDoを基準値としたDl の積分
出力D2  (DS2 、DP2が相当)が得られる。
ここで、大小判別手段10は必ずしも必要でなく、Do
を1o・・・・・・0(またば01・・・・・・1)の
如き特定値を設定する場合は、入力D1 の最上位ビッ
トをU/D切換入力とすることが可能である。累積加算
式り、Fの動作は、記憶手段16で加算手段14の出力
巧を記憶し、その出力D5と入力D1とを加算手段14
で加算する。これにより加算手段14から入力D1 の
積分出力D2 (Ds2.DP2が相当)が得られる。
通常、記憶手段15の記憶動作には速度比較手段32位
相比較手段7のラッチパルスSL1.SL2がそれぞれ
用いられる。なお、乗算手段12.16で乗じる係数は
1を含む実数であり、加算手段13.17から比例積分
出力D4 (Ds2.DP2が相当)が得られる。
これらのディジタルフィルタは、必要に応じて積分要素
または比例積分要素として第1図の4゜8の手段に適用
される。しかし、被制御体1の起動や速度切換時等にお
いて、U/Dカウンタ11゜記憶手段15の出力D2.
D5は必ずしも特定されず、位相制御装置の位相同期引
込みがスムーズかつスピーディになされない。これは、
U/Dカウンタ11.記憶手段16の初期状態に起因す
る。
即ち、例えば被制御体1を減速するときに最大値(また
は近傍の値)を出力し、加速するときに最小値(または
近傍の値)を出力することができない場合、U/Dカウ
ンタ式り、Fであるとアップかダウンかのカウント動作
を待たなければならず、位相同期引込みに多くの時間を
要し、累積加算式り、Fも同様であり、最悪の場合は記
憶手段16が最小値または最大値をホールドした状態と
なり、位相同期引込みができなくなる等の問題点があっ
た。
発明の目的 本発明は上記従来例の問題点を解消するものであり、起
動や速度切換時等における位相同期引込みを短縮したデ
ィジタル式位相制御装置を提供することを目的とするも
のである。
発明の構成 本発明は、ディジタル式位相制御装置を構成するディジ
タルフィルタを速度比較手段の速度比較の状態に応じて
制御する構成とすることにより、起動や速度切換時での
位相同期引込み時間を短縮できるものである。
実施例の説明 以下実施例により本発明の構成、動作を説明する。第5
図は本発明の実施例を示すディジタル式位相制御装置の
電気的ブロック図である。
第5図に於いて、18は速度比較手段3の速度比較の状
態を検出する状態検出手段であり、この状態検出手段1
8の検出出力S3によりディジタルフィルタ4,8の状
態を制御する構成とした点が第1図従来例との差異であ
る。以下に本発明のポイントを説明する。
通常、速度比較手段3は第2図に示す動作をし、台形波
SZ1を形成するのに第6図に示す信号5NH1SNL
を作成して用いている。これは速度比較手段3を形成す
るMビットの2進カウンタから下位Nビット出力を計数
終了前の1サイクルのみ取出すために必要な信号である
。SNHは台形波SZ1の“Hnレベル期間イを設定す
るだめの信号、SNLは”L”レベル期間ハを設定する
ための信号であり、この2信号により速度比較誤差を検
出できる速度比較期間口を設定している。ここで、期間
ハは被制御体1を加速すべき期間、期間イは減速すべき
期間であり、速度引込み2位相引込み共に不可能である
。従って、この期間にあっては、状態検出手段18の出
力S3により期間・・ではディジタルフィルタ4から加
速指令、ディジタルフィルタ8から進相指令を出力し、
期間イではディジタルフィルタ4から減速指令、ディジ
タルフィルタ8から遅相指令を出力する制御を行なう。
次に、期間口では速度引込み2位相引込み共に可能であ
るから、期間イ、ノ・での制御を解除し、かつディジタ
ルフィルタ4,8を速度引込み状態1位相引込み状態の
定常状態に即設定し、以後状態検出手段18による制御
を解除する。このようにすれば本発明の目的とする位相
制御装置の位相同期引込みをスムーズかつスピーディに
行なうことができ、引込み時間の短縮が可能である。
第7図は状態検出手段18の具体回路例であり、速度比
較手段5NH2SNLからディジタルフィルタ4.8を
制御するための信号S3を作成する。第8図は第7図の
動作波形であり、Aは加速(起動)時の動作、Bは減速
時の動作を示す。
第7図に於いて、19は第1シフトレジスタ、20は第
2シフトレジスタであり、1sA、 1sB。
2OA、20BはD7リツプフロツプ(DFF)、19
Cは2人力NANDゲート(2NAND)、20C,2
0Dは2人力NORゲー)(’2NOR)である。信号
SNH,SNLばそれぞれ第1シフトレジスタ19のD
FF19A、19BのD入力とし、ラッチパルスSL1
によりラッチする。DFFlsAのQ出力は信号5E(
H)として出力し、DFF19BのQ出力は2NAND
19Cにて信号”NLとのNANDをとり信号RE(L
)として出力する。次に、信号SE(ハ)、RE(L)
はそれぞれ第2シフトレジスタ20のDFF2OA、−
20BのD入力とし、ラッチパルスSL1またはプリセ
ットパルスSP1によりラッチする。2NoR20Cに
てDFF20AのQ出力と信号5E(H)とのNORを
と9信号RE(E()を出力し、2NOR20D′にて
DFF20BのQ出力と信号RE(L)とのNORをと
り信号5E(L)を出力するこれら4種類の信号5E(
E()、  RE(I、)、  RE(ハ)。
5E(L)が状態検出手段18の検出出力S3であり、
必要に応じてディジタルフィルタ4,8の制御に用いる
。なお、第1シフトレジスタ19のDFF19Bと2N
AND19Cは、通常速度比較手段3の具備する起動指
令機能であり、必ずしも状態検出手段18で新設する必
要はない。
第9図は状態検出手段18の出力S13にて制御される
ディジタルフィルタの実施例である。第9図において、
AはU/Dカウンタ式り、FにおいてU/Dカウンタ1
1を制御する構成、Bは累積加算式り、Fにおいて記憶
手段15を制御する構成である。
第10図は第9図のU/Dカウンタ11.記憶手段15
の制御法を説明するための具体回路例である。
第10図に於いて、フリップフロップFF1〜FFsは
U/Dカウンタ11の2進カウンタ、記憶手段16のラ
ッチ回路にそれぞれ対応する。Aは加速時のみに対応可
能であシ、期間ノ・は信号RE(L)によりFF1〜F
Fsを全てリセットし、最小値すなわち加速指令、進相
指令を出力する。期間口に入ったら信号RE (L)に
よるリセット動作を解除し、MSBのFFaのみ信号5
E(L)により瞬間セットを行ない中心値に設定し、以
後FF1〜FFsの制御を解除する。これにより低速か
らの引込みを短縮できる。Bは加速、減速時に適用可能
であり、FF1〜FFsに全てセット人力Sとリセット
入力Hのあるものを用いる。期間ノ・から期間口に移行
するときの制御はAと同様であり、期間イから期間口に
移行するときの制御を新設の2ORゲート21.22に
て追加している。即ち、期間イでは信号5E(E()に
よりFF1〜FFaを全てセットし、最大値すなわち減
速指令、遅相指令を出力する。期間口に入ったら信号R
E(H)により下位ビットFF1〜FFTの瞬間リセッ
トを行ない中心値に設定し、以後FF1〜FFsの制御
を解除する。これにより低速及び高速からの引込みを短
縮できる。
第11図はディジタルフィルタの他の実施例である。第
9図実施例との差異は出力ゲート手段23゜24を付加
し、状態検出手段18の出力S3により制御する構成と
しだ点であり、状態検出手段18゜U/Dカウンタ11
.記憶手段16の簡素化を可能にしたものである。なお
、出力ゲート手段23は加算手段13の出力D4をゲー
ト出力する構成としてもよく、出力ゲート手段24は記
憶手段15の出力D6または加算手段17の出力D4を
ゲート出力する構成としてもよい。
第12図は第11図のU/Dカウンタ11.記憶手段1
5.出力ゲート手段23.24の制御法を説明するため
の具体回路例である。第12図A。
Bはそれぞれ第10図A、  Hに対応する回路例であ
り、Aでは期間ノ・で信号RE(L)によりFF1〜F
FTをリセット、FFsをセットして中心値に設定し、
出力ゲート手段26ではFFsの出力を2ANDゲート
25Aを介して出力する構成とし、インバータ26によ
る反転出力で制御して出力D2′を最小値とする。そし
て、期間口に入ったらこの制御を解除する。また、Bで
はAに加えて、期間イで20Rゲート27を介した信号
5E(E()によりFF1〜FFsを中心値に設定し、
出力ゲート手段26では下位ピッ)FF1〜FF7の出
力を20Rゲート26B〜25Hを介して出力する構成
とし、信号5E()()で制御して出力D2′を最大値
とする。
そして、期間口に入ったらこの制御を解除する。
なお、期間ハのとき20Rゲー)25B〜25HKは開
いており、期間イのとき2ANDゲート25Aは開いて
いる。以上のように構成すれば、第7図に示す状態検出
手段の第2シフトレジスタ20を不要にできると共にフ
リップ70ツブFF1〜FFsをセットまたはリセット
の何れか一方の機能のみで済ませることができ、構成の
簡素化が計れる。
以上説明したディジタルフィルタの具体例は、第5図の
ディジタルフィルタ4,8に共通に用いることが可能で
あり、本発明の目的とするスムーズかつスピーディな位
相同期引込みが可能である。
ここで、速度比較手段3を制御する方法として■の基準
周期Ti f′制御する方法を採用する場合は、ディジ
タルフィルタ8を第12図の出力ゲート手段25.イン
バータ26を削除した構成とし、FF1〜FFsの中心
値設定だけで済ませることができる。
上記説明は本発明の1実施例であり、本発明の思想を逸
脱しない範囲での種々の構成が可能なことは言うまでも
ない。
発明の効果 状態に応じてディジタルフィルタを制御する構成とした
ため、位相制御装置の同期引込みを短縮することができ
、その実用的効果は犬である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のディジタル式位相制御装置のブロック図
、第2図、第3図は同従来例の動作波形図、第4図は同
従来例に用いられるディシルフィルタのブロック図、第
5図は本発明における一実施例のディジタル式位相制御
装置のブロック図、第6図は同実施例の動作波形図、第
7図は同実施例の状態検出手段の具体回路図、第8図同
具体回路例の動作波形図、第9図は本発明実施例に適用
せる一実施例のディジタルフィルタのブロック図、第1
0図は同実施例の部分的な具体回路図、第11図は本発
明実施例に適用せる他実施例のディジタルフィルタのブ
ロック図、第12図は同実施例の部分的な具体回路図で
ある。 3・・・・・・速度比較手段、4,8・・・・・・ディ
ジタルフィルタ、5・・・・・・駆動手段、7・・・・
・・位相比較手段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第4図 (Al /θ (s′’    、6 第5図 第6図 第7図 5E(t]□゛ RE(H) 第9図 (Aン 第10図 (,41 第11図 第12図 (AI D2′

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被制御体の位相誤差情報をディジタル的に検出す
    る位相比較手段と、前記位相比較手段の出力をディジタ
    ル的に処理するディジタルフィルタと、前記被制御体の
    速度誤差情報をディジタル的に検出する速度比較手段と
    、前記速度比較手段の速度比較状態を検出する状態検出
    手段とを具備し、前記状態検出手段の出力により前記デ
    ィジタルフィルタを制御すると共に前記ディジタルフィ
    ルタの出力により前記被制御体の回転位相を制御するこ
    とを特徴とするディジタル式位相制御装置。
  2. (2)ディジタルフィルタの出力により速度比較手段を
    制御すると共に速度比較手段の出力により被制御体の回
    転位相を制御することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のディジタル式位相制御装置。
  3. (3)速度比較手段の出力をディジタル的に処理する第
    2のディジタルフィルタを具備し、状態検出手段の出力
    により前記第2のディジタルフィルタを制御すると共に
    前記第2のディジタルフィルタの出力により被制御体の
    回転位相を制御することを特徴とする特許請求の範囲第
    2項記載のディジタル式位相制御装置。
JP59215403A 1984-10-15 1984-10-15 デイジタル式位相制御装置 Expired - Fee Related JPH0646873B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61143822A (ja) * 1984-12-18 1986-07-01 Hitachi Ltd デイジタル制御装置
JPS63178782A (ja) * 1987-01-17 1988-07-22 Rohm Co Ltd 位相サ−ボ装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58192481A (ja) * 1982-05-04 1983-11-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd モ−タの速度制御装置

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