JPS6284311A - デイジタル式速度制御装置 - 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 本発明は被制御体の回転速度を制御するディジタル式速
度制御装置に関するものである。

従来の技術 ディジタル式速度制御装置として先に特願昭５９−２１
５４０３号明細書に示されるものを提案している。

第４図はこのディジタル式速度制御装置のブロック図を
示すものであシ、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であり、以下モータと記す）、２
はモータ１の回転数を検出する周波数発電機（以下ＦＧ
と記す）、３はクロックパルスＯＫ、を用いてＦＧ２の
出力であるＦＧ倍信号ＦＧ　をディジタル的に周波数弁
別（速度比較）し速度誤差情報（以下速度エラーと記す
）Ｄｌ　を検出するディジタル式速度比較手段、４は速
度工２−Ｄ１を入力とし、これにディジタル的な処理を
施こすディジタルフィルタ、５はディジタルフィルタ４
の出力Ｄ２に基づいてモータ１を駆動する駆動手段、ｅ
は速度比較手段３の速度比較状態を検出する状態検出手
段であり、検出出力５１ＶＣよりディジタルフィルタ４
を制御する。

第６図、第６図は速度比較手段３の動作説明に供する波
形図である。

通常、速度比較手段３では第５図に示すような台形波Ｓ
Ｔｚ　をディジタル的に作成している。即ち、速度比較
手段３はＭビットの２進カウンタで形成し、その下位Ｎ
ビットから出力を得る構成とスル◎クロックパルスＣＫ
１を用いてＦＧ倍信号ＦＧから作成したプリセットパル
ス５ＰＲ（第６図参照）で２進カウンタに計数初期値Ｎ
Ｐをプリセットする。２進カウンタの出力をデコードし
て計数値ＮＨ，ＮＬを表わす信号ＳＮＨ，ＳＮＬを作成
し、台形波ＳＴＺ　の１Ｈ＃レベル期間イと１Ｌ”レベ
ル期間ハ及び下位Ｎビットの出力を得る傾斜期間口とを
作成する。ＮＧは傾斜期間口の中心値を表わす計数値２
　Ｎ　−１であシ、ＮＰからＮＯまでの期間が速度比較
手段３０基準時間ＴＬであり、これが速度基準である。

このようにして作成した台形波ＳＴＺ　からＦＧ倍信号
ＦＧの周期ＴＦＧ　　に比例しだディジタル速度エラー
Ｄ１　を得ることができる。

次に、第６図により速度制御の動作を説明する。

速度比較手段３ではクロックパルスＣＫ１を用いてＦＧ
倍信号ＦＧ　　からタイミング的に先行したラッチパル
スＳＬＡ　と後行したプリセットパルスＳＰＲとを作成
し、プリセットパルスＳＰＲを基にして台形波ＳＴＺ　
を作成する。そして、プリセットする直前の台形波ＳＴ
ｚ　をランチパルスＳＬＡでラッチ（サンプルホールド
）することによりディジタル速度エラーＤ１　　を得て
いる。ここに、期間Ａ、Ｂ、ＣはＦＧ倍信号ＦＧ　　の
周期が基準周期Ｔｉに対して大きい場合、等しい場合、
小さい場合の３状態を示し、ＴＦＧ＞ＴＬの場合は得ら
れる速度エラーＤ、は″Ｌ”レベルであシ加速指令を発
し、”ＦＧ＝Ｔｉ　　の場合は中心値２　　で定速指令
を発し、”ＦＧ”ｉの場合は″Ｈ”レベルで減速指令を
発する。これにより、モータ１は期間ＡまたはＣの加速
または減速期間を経て期間Ｂの定速回転制御に移行する
。しかし、実際にはディジタルフィルタ４が介在してお
り、このフィルタの過渡応答のために起動や速度切換え
等での速度引込みが即行なわれず、引込みに多大の時間
を要する。状態検出手段６はこの問題点を解消するため
のものであり、速度切換手段３の動作状態イ。

口、ハを検出し、検出出力Ｓ１　によりディジタルフィ
ルタ４を制御している。即ち、動作状態がイ。

ハのときはフィルタ４の直接出力をカットし、代わりに
速度エラーＤ１　　と等価な出力をフィルタ出力Ｄ２と
し、かつフィルタ４を中心値２Ｎ−１にセットしておく
。そして、動作状態口へ移行した時点からこのセット動
作を解除し、フィルタとして機能させるように構成して
いる。このような構成にすれば、起動や速度切換え等の
過渡期間イ、ハでは加速、減速をスムーズに行なうこと
ができ、傾斜期間口に移行した後はフィルタ４を定常状
態に近い状態から動作させることができ、速度引込みに
要する時間を短縮することができる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、定常動作における
ディジタルフィルタ４の出力Ｄ２が中心値２Ｎ−１から
ずれるに従って、傾斜期間口に入ってからの過渡応答に
要する時間が長くなり、速度引込み時間が長くなる問題
点を有していた。

本発明はかかる点に鑑み、定常動作におけるディジタル
フィルタ４の出力Ｄ２が最小値から最大値の範囲のいか
なる値であっても、速度引込み時間を短縮できるディジ
タル式速度制御装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 本発明は、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、前記ディジ
タルフィルタの動作状態を状態保持するか否かの切換え
を行なう状態切換手段とを具備したディジタル式速度制
御装置である。

作　　用 本発明は前記した構成により、定常動作におけるディジ
タルフィルタの動作状態を状態切換手段によシ状態保持
するか否かの切換えを行なうことにより、被制御体のス
ムーズな加速、減速を行なうと共に速度比較の傾斜期間
に移行後は即速度引込みを行なうことができる。従って
、単にフィルタを中心値２Ｎ−１に設定して速度引込み
を行なうものと異なり、定常動作でのフィルタ出力がい
かなる値であっても短時間での速度引込みが可能である
。

実施例 第１図は本発明の実施例におけるディジタル式速度制御
装置のブロック図である。第１図において１〜６は第４
図に示す装置の構成要素と同一であり、状態切換手段７
を新たな構成要素として追加し機能させる点が異なる◇
状態切換手段７は状態検出手段６の出力Ｓ　とモード切
換信号Ｓ２とを入力とし、ディジタルフィルタ７の動作
状態を状態保持するか否かの切換えを行なう状態切換信
号Ｓ３を発生する。

第２図は第１図の動作を説明するための信号Ｓ１〜Ｓ　
の波形図である◎モード切換信号Ｓ２は例えばモーター
の起動または停止の切換信号である０図示の例ではモー
ド切換信号Ｓ２が”Ｈ″のときき起動指令を与え、”Ｌ
＃のとき停止指令を与える。ここで、時刻１１．１５は
モーターを起動させるタイミングであり、時刻ｔ３．ｔ
７は停止させるタイミングである。また、時刻１２．１
６は速度比較手段３の動作が傾斜期間口に突入するタイ
ミング、時刻１４．１８は脱出するタイミングである。

しかるに、モード切換信号Ｓ２は時刻ｔ１　でＬからＨ
１時刻ｔ３でＨからＬ、時刻ｔ６でＬからＨ１時時刻　
でＨからＬに変化し、状態検出信号Ｓ１は時刻ｔ　でＬ
からＨ１時刻ｔ４でＨからＬ１１時 刻ｔ　でＬからＨ１時刻ｔ８でＨからＬに変化する。こ
こで、ｔ１〜１２．１６〜七〇はモーターが起動する期
間を表わし、ｔ３〜１４，１７〜ｔ８は停止指令を発し
てから傾斜期間を脱出するまでの期間を表わしている。

また、ｔ２〜１３，１６〜ｔ７は速度制御装置が定常動
作している期間であるが、時刻ｔ２゜ｔ６の直後は速度
引込みのための過渡応答期間が存在し、以後１３．１７
までの間は定常状態となる。

状態切換信号Ｓ３は状態切換手段７において状態検出信
号Ｓ１　　とモード切換信号Ｓ２がら作成し、時刻ｔ２
でＬからＨ１時刻ｔ３でＨからＬ、時刻ｔ６でＬからＨ
１時刻ｔ７でＨからＬに変化する。

この状態切換信号Ｓ３を用いてディジタルフィルタ４の
動作状態を次のように切換える。即ち、期間ｔ２〜１３
．１６〜ｔ７においては通常のフィルタとしての動作を
させて状態保持をせず、それに以外の期間ではフィルタ
の動作状態を停止させる状態保持とする。このようにす
れば時刻ｔ３直前のフィルタの動作状態を保持すること
ができるので、次に時刻上〇で状態保持を解除したとき
にフィルタを定常動作時の値からスタートさせることが
でき、直後の速度引込みが即行なえる構成にできる。

これは定常状態でのフィルタ出力の値によって制約され
ることがない。また、時刻ｔ７以降も同様である。なお
、ｔ２〜１３．１６〜ｔ７以外の期間では従来例と同様
に加速または減速をスムーズに行なうため、ディジタル
フィルタ４の機能をカットし、Ｄ２＝Ｄ１となるａ　Ｌ
　＠レベルまたは＠″Ｈ”レベルの出力を駆動手段６に
導びく構成とする。なお、この操作は第１図に点線で示
すように状態検出信号Ｓ１　で直接性なってもよく、期
間ｔ３〜１４，１７〜ｔ８　がディジタルフィルタ４の
応答に対して無視できる値であれば、モード切換信号Ｓ
２を不要にできる。

一方、被制御体１の回転速度を第１の速度から第２の速
度に切換える場合においても、同様に短時間での速度引
込みが可能となる。

第３図は本発明の構成要素であるディジタルフィルタ４
の具体回路例を示すブロック図である。

同図において、８は入力ディジタル信号（速度ニラー）
Ｄｌ　　と所定値２　　との差の絶対値に比例した周波
数の出力をクロックパルスＣＫ２を分周して作成する分
周手段、９は分周手段８の出力Ｓ４を状態切換信号Ｓ３
によりゲートするゲート手段、１ｏはゲート手段９の出
力Ｓ６をクロック入力（ＣＫ）とし、入力ディジタル信
号Ｄ１　の最上位ビットの信号Ｓ６をアップダウン切換
入力（Ｕ／Ｄ）とするアップダウン（ＵＤ）カウンタ、
１１は状態切換信号Ｓ３（または状態検出信号Ｓ１）に
よりＵＤカウンタ１０の出力Ｄ３かＤｌと等価な出力か
の一方を選択的に切換えて出力する出力切換手段、１２
は入力ディジタル信号Ｄ１　に係数を乗じる乗算手段、
１３は出力切換手段１１の出力Ｄ４と乗算手段１２の出
力Ｄ５とを加算する加算手段から成り、加算手段１３か
らフィルタ出力Ｄ２を得ている。

係る構成のディジタルフィルタは分周手段８、ＵＤカウ
ンタ１０、乗算手段１２、加算手段１３を基本構成要素
とする比例積分回路であり、速度制御装置に好適なフィ
ルタ特性を有している。このディジタルフィルタにおい
て、前記した状態保持と状態保持解除の切換えを行なう
のはゲート手段９であり、状態切換信号Ｓ３によｐＵＤ
カウンタ１０のクロック入力を禁止するか否かで達成で
きる。なお、このＵＤカウンタ１ｏがプリセット機能を
有するものである場合はそのプリセット機能を解除する
ことが状態保持のために必要である。

ＵＤカウンタ１０の状態保持を行なっている間は出力切
換手段１１によりＤ３の出力をカットし、Ｄｌ　　と等
価な出力をＤ４として出力する。このようにすれば出力
Ｄ２をＤｌと等しくすることができる。なお、出力切換
手段１１は状態検出信号Ｓ１を切換信号とする構成でも
よく、かつまた加算手段１３の次段に配置する構成とし
てもよい。

また、ディジタルフィルタ４は第３図の具体回路例に限
定されるものでないこともちろんである。

また、第２図に示す状態検出信号Ｓ　は時刻ｔ２゜ｔ　
を遅延した時刻ｔ２′、ｔ６′　とし、速度比較の傾斜
期間に突入して所定の時間を経過した後に状態切換えす
るように構成してもよい。

さらに、上記説明では速度制御装置への適用例を示した
が、モーターの回転位相を制御する位相制御装置への適
用も同様にできることは言うまでもない。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば１．速度制御装置の構
成要素であるディジタルフィルタの動作状態を状態保持
する機能を付加することにより、定常動作時のフィルタ
出力の値に関係なく起動や速度切換え等での速度引込み
を短縮することができ、その実用的効果は太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例のディジタル式速度制
御装置のブロック図、第２図は同実施例の動作波形図、
第３図は本発明の構成要素であるディジタルフィルタの
具体回路例を示すブロック図、第４図は先に提案したデ
ィジタル式速度制御装置のブロック図、第５図、第６図
は同装置の動作波形図である。 ３・・・・・・速度比較手段、４・・・・・・ディジタ
ルフィルタ、６・・・・・・状態検出手段、７・・・・
・・状態切換手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、前記ディジタル
   フィルタの動作状態を状態保持するか否かの切換えを行
   なう状態切換手段とを具備したことを特徴とするディジ
   タル式速度制御装置。
2. （２）状態切換手段は速度比較手段の速度比較状態を検
   出した状態検出信号とモード切換信号とにより状態切換
   信号を作成する構成とし、前記状態切換信号により前記
   状態保持するときは前記ディジタルフィルタの出力をカ
   ットして前記速度比較手段の出力または等価な出力をフ
   ィルタ出力として用い、前記状態保持しないときは前記
   ディジタルフィルタの出力を用いる構成とすることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のディジタル式速度
   制御装置。