JP2525249B2 - Motor control voltage calculation method - Google Patents
Motor control voltage calculation methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、モータの制御電圧算出方法に関し、特
に、モータの回転速度をPWM信号によって制御する場合
におけるPWM信号の算出方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for calculating a motor control voltage, and more particularly to a method for calculating a PWM signal when controlling the rotation speed of a motor by a PWM signal.
〈従来の技術〉 モータの回転速度制御装置の中にはPWM信号によって
制御するようにしたものがある。<Prior Art> Some motor rotation speed control devices are controlled by a PWM signal.
このような回転速度制御装置は、たとえば複写機等の
原稿読取装置における光学系駆動用のDCサーボモータ制
御装置にも採用されている。Such a rotation speed control device is also used in a DC servo motor control device for driving an optical system in a document reading device such as a copying machine.
光学系駆動用のサーボモータ制御装置においては、特
に、光学系の移動に伴ない摩擦抵抗等が変化してモータ
負荷が変動しても、追従性よくサーボモータを一定速度
に保ち、光学系を一定速度で移動させる必要がある。In the servo motor control device for driving the optical system, in particular, even if the frictional resistance or the like changes with the movement of the optical system and the motor load fluctuates, the servo motor can be kept at a constant speed with good followability and the optical system It is necessary to move at a constant speed.
従来は、サーボモータを一定速度に保つために、目標
速度と実際の検出速度との速度差に比例した電圧によっ
てPWM信号を得る比例制御が行われていた。Conventionally, in order to keep the servomotor at a constant speed, proportional control has been performed in which a PWM signal is obtained by a voltage proportional to the speed difference between the target speed and the actual detected speed.
〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、従来の比例制御では、実際の検出速度から
目標速度までモータ速度を増加させる場合の加速度が、
目標速度の大小によって変わり、目標速度が大きい程加
速度が小さく、目標速度に達するまでの時間が長くな
り、追従性が良くないという欠点があった。<Problems to be Solved by the Invention> However, in the conventional proportional control, the acceleration when increasing the motor speed from the actual detected speed to the target speed is
The target speed varies depending on the size of the target speed. The larger the target speed is, the smaller the acceleration is, the longer it takes to reach the target speed, and the poorer the followability is.
より具体的に説明をする。 A more specific description will be given.
モータに電圧Vを加えた時の運動方程式は、一般に、 となる。The equation of motion when a voltage V is applied to a motor is generally Becomes
これをnについて解くと、t=0でn=Npとならば、 また、 となる。Solving this for n, if t = 0 and n = Np, Also, Becomes
この式より、サンプリングした速度がNsの時に、電圧
Vを加えた時間の加速度aは、 Np=Ns,t=0を代入することにより、 で与えられる。From this equation, when the sampled speed is Ns, the acceleration a at the time when the voltage V is applied is calculated by substituting Np = Ns, t = 0. Given in.
ところで、目標速度をN、サンプリングした速度をN
s、その差をΔNとした場合、通常の比例制御によっ
て、 V=KΔN=K(N−Ns) を印加した場合の加速度aは、 V=KΔN,Ns=N−ΔNを式(4)に代入すると、 この式より、ΔNが同じ値であっても、目標速度Nが
大きければ加速度aが小さく、Nが小さいとaが大きく
なってしまうことがわかる。By the way, the target speed is N and the sampled speed is N
s, and the difference is ΔN, the acceleration a when V = KΔN = K (N-Ns) is applied by normal proportional control is as follows: V = KΔN, Ns = N-ΔN Substituting, From this equation, it can be seen that even if ΔN has the same value, the acceleration a is small when the target speed N is large, and a is large when N is small.
それゆえ、この発明は、このような欠点を解消するた
めになされたもので、追従性よくモータを制御できる制
御信号算出方法を提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been made to solve such a drawback, and an object of the present invention is to provide a control signal calculation method capable of controlling a motor with good followability.
〈課題を解決するための手段〉 この発明は、モータの回転速度を制御するための制御
電圧を算出する方法であって、モータへ印加する電圧
を、目標回転速度と実際の回転速度との差に第1定数
を掛けた値と、実際の回転速度に第2定数を掛けた値
と、所定のオフセット電圧との和として算出し、それ
に基づいて制御電圧を得るようにしたことを特徴とする
モータの制御電圧算出方法である。<Means for Solving the Problem> The present invention is a method for calculating a control voltage for controlling the rotation speed of a motor, wherein the voltage applied to the motor is the difference between the target rotation speed and the actual rotation speed. Is multiplied by a first constant, a value obtained by multiplying the actual rotation speed by a second constant, and a predetermined offset voltage are calculated, and the control voltage is obtained based on the sum. This is a method for calculating the control voltage of the motor.
〈作用〉 この発明によって制御電圧を求めると、目標速度に拘
らず、加速度は、目標速度と実際の速度との速度差によ
って決まり、また、加速度定数を任意の値に選ぶことに
よって、目標との速度差に対して所望の加速度を得るこ
とができる。<Operation> When the control voltage is obtained according to the present invention, the acceleration is determined by the speed difference between the target speed and the actual speed, regardless of the target speed, and the acceleration constant is selected to be an arbitrary value. A desired acceleration can be obtained with respect to the speed difference.
〈実施例〉 以下には、この発明の一実施例として、複写機の光学
系(照明ユニットおよび反射ミラー)駆動用のDCサーボ
モータの駆動制御回路に適用する場合を例にとって説明
をする。<Embodiment> In the following, as an embodiment of the present invention, a case where the present invention is applied to a drive control circuit of a DC servo motor for driving an optical system (illumination unit and reflection mirror) of a copying machine will be described as an example.
第1図は、複写機の光学系を駆動するためのDCサーボ
モータの駆動制御回路の構成例を示すブロック図であ
る。この制御回路は、DCサーボモータへの印加電圧とし
てPWM信号を使用する回路になっている。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a drive control circuit of a DC servo motor for driving an optical system of a copying machine. This control circuit is a circuit that uses a PWM signal as a voltage applied to the DC servo motor.
このDCサーボモータ10は永久磁石フィールド形であっ
て、ドライバ部11によって回転駆動され、光学系17を移
動させる。The DC servomotor 10 is of a permanent magnet field type and is rotationally driven by a driver unit 11 to move an optical system 17.
サーボモータ10の回転軸にはロータリエンコーダ12が
連結されている。ロータリエンコーダ12は、既に公知の
通り、サーボモータ10が予め定める微小角度回転するご
とに回転パルスを出力するものである。この実施例のロ
ータリエンコーダ12は、サーボモータ10が1回転するこ
とによりたとえば200個の回転パルスを出力する。A rotary encoder 12 is connected to the rotary shaft of the servomotor 10. As is well known, the rotary encoder 12 outputs a rotation pulse each time the servo motor 10 rotates a predetermined minute angle. The rotary encoder 12 of this embodiment outputs, for example, 200 rotation pulses when the servo motor 10 makes one rotation.
また、ロータリエンコーダ12の回転パルスには、少な
くともA相の回転パルスおよびB相の回転パルスが含ま
れていて、両回転パルスは等しい数(モータ1回転当た
り200個)で、かつ互いに位相が90度ずれたパルスにな
っている。The rotation pulse of the rotary encoder 12 includes at least an A-phase rotation pulse and a B-phase rotation pulse, and both rotation pulses are equal in number (200 per rotation of the motor) and are 90 degrees in phase with each other. The pulses are out of phase.
ロータリエンコーダ12から出力される回転パルスは、
エンコーダ信号入力部13へ与えられる。エンコーダ信号
入力部13は、後に詳述するように、ロータリエンコーダ
12から与えられる回転パルスに基づいて、サーボモータ
10の回転を検出するための回路である。エンコーダ信号
入力部13の検出出力は制御部14へ与えられる。The rotation pulse output from the rotary encoder 12 is
It is given to the encoder signal input unit 13. The encoder signal input section 13 is a rotary encoder, as described in detail later.
Servo motor based on rotation pulse given from 12
This is a circuit for detecting 10 rotations. The detection output of the encoder signal input unit 13 is given to the control unit 14.
制御部14は、この回路全体を制御する中枢であって、
サーボモータ10の制御信号の算出その他の演算処理等を
行うものである。The control unit 14 is a center for controlling the entire circuit,
The calculation of the control signal of the servomotor 10 and other arithmetic processing are performed.
制御部14には、後述する制御動作の際に用いられるメ
モリやタイマが含まれている。The control unit 14 includes a memory and a timer used in the control operation described later.
制御部14には、また、動作指令信号および指令速度が
与えられる。指令速度は、複写機本体の制御部(図示せ
ず)からの速度指令クロックが速度指令信号入力部15へ
与えられて信号処理され、制御部14へ与えられるように
なっている。The control unit 14 is also provided with an operation command signal and a command speed. The command speed is supplied to the control unit 14 by applying a speed command clock from a control unit (not shown) of the copying machine main body to the speed command signal input unit 15 for signal processing.
制御部14は、これら各入力信号に基づいて演算処理を
実行し、PWM(pulse width modulation)データを算出
してPWMユニット16へ与えると共に、前述したドライバ
部11へドライバ部駆動信号を与える。The control unit 14 performs arithmetic processing based on each of these input signals, calculates PWM (pulse width modulation) data and supplies it to the PWM unit 16, and also supplies a driver unit drive signal to the driver unit 11 described above.
PWMユニット16は、与えられるPWMデータに基づいてPW
M信号のパルス幅(出力デューティ)を変化させるため
のユニットである。PWMユニット16から出力されるPWM信
号によってサーボモータ10の回転速度が制御される。ま
た、ドライバ部駆動信号は、サーボモータ10の回転方向
を決めたり、ブレーキングしたりする。The PWM unit 16 outputs the PW based on the supplied PWM data.
This is a unit for changing the pulse width (output duty) of the M signal. The rotation speed of the servomotor 10 is controlled by the PWM signal output from the PWM unit 16. In addition, the driver drive signal determines the rotation direction of the servomotor 10 and brakes.
ところで、サーボモータ10を所望の速度で正確に回転
させるためには、前提として、サーボモータ10の回転速
度を正確に検出する必要がある。By the way, in order to accurately rotate the servomotor 10 at a desired speed, it is necessary to accurately detect the rotation speed of the servomotor 10 as a premise.
そこで、この駆動制御回路では、エンコーダ信号入力
部13の構成を第2図のようにし、かつ制御部14による信
号読出しを工夫して、正確な速度検出が行えるようにさ
れている。Therefore, in this drive control circuit, the encoder signal input section 13 is configured as shown in FIG. 2 and the signal reading by the control section 14 is devised so that accurate speed detection can be performed.
第2図を参照して説明すると、エンコーダ信号入力部
13は、ロータリエンコーダ12から出力されるA相の回転
パルスが与えられるエッジ検出回路131を備えている。
エッジ検出回路131は、与えられる回転パルスの立ち上
りエッジを検出して、その検出出力を導出する。Referring to FIG. 2, the encoder signal input section will be described.
13 includes an edge detection circuit 131 to which the A-phase rotation pulse output from the rotary encoder 12 is applied.
The edge detection circuit 131 detects the rising edge of the applied rotation pulse and derives its detection output.
エンコーダ信号入力部13は、また、与えられる基準ク
ロックをアップカウントするたとえば16ビット構成のフ
リーラニングカウンタ133と、キャプチャレジスタ134と
を備えている。キャプチャレジスタ134は、エッジ検出
回路131のエッジ検出出力をキャプチャ信号とし、該キ
ャプチャ信号をトリガとしてフリーラニングカウンタ13
3のカウント数を読取保持するものである。The encoder signal input unit 13 also includes a free running counter 133 of, for example, a 16-bit configuration that counts up a given reference clock, and a capture register 134. The capture register 134 uses the edge detection output of the edge detection circuit 131 as a capture signal, and the free running counter 13 using the capture signal as a trigger.
The number of counts of 3 is read and held.
なお、基準クロックは、第1図に示す回路全体の動作
タイミングの基準となる基準クロックであり、回路がマ
イクロコンピュータで構成されている場合はマシンクロ
ックが利用される。The reference clock is a reference clock that serves as a reference for the operation timing of the entire circuit shown in FIG. 1, and a machine clock is used when the circuit is configured by a microcomputer.
また、そのような基準クロックがない場合、基準クロ
ック発生回路を設けてもよい。If there is no such reference clock, a reference clock generation circuit may be provided.
該入力部13は、さらに、アップダウン検出部135およ
びアップダウンカウンタ136を備えている。アップダウ
ン検出部135は、A相のエッジ検出出力が与えられた時
にB相の回転パルスのレベルを判断し、B相の回転パル
スがハイレベルかローレベルかによって、サーボモータ
10(第1図)が正転しているか逆転しているかを判別す
るものである。アップダウンカウンタ136は、アップダ
ウン検出部135の判別出力に基づいて、エッジ検出回路1
31の検出出力をアップカウントまたはダウンカウントす
るものである。The input unit 13 further includes an up / down detection unit 135 and an up / down counter 136. The up-down detection unit 135 determines the level of the B-phase rotation pulse when the A-phase edge detection output is given, and determines whether the B-phase rotation pulse is at the high level or the low level.
10 (FIG. 1) is to determine whether it is rotating normally or reversely. The up / down counter 136 uses the edge detection circuit 1 based on the discrimination output of the up / down detection unit 135.
The detection output of 31 is up-counted or down-counted.
次に、第2図の回路の動作説明をする。 Next, the operation of the circuit shown in FIG. 2 will be described.
キャプチャレジスタ134の内容は、キャプチャ信号、
すなわちA相の立ち上がりエッジ検出信号によって更新
されていく。また、アップダウンカウンタ136は、エッ
ジ検出信号(回転パルス数)をカウントする。The contents of the capture register 134 are the capture signal,
That is, it is updated by the rising edge detection signal of the A phase. The up / down counter 136 counts the edge detection signal (the number of rotation pulses).
それゆえ、アップダウンカウンタ136で、回転パルス
がn個カウントされる間にフリーランニングカウンタ13
3でカウントされる基準パルスのカウント数を計測し、
それに基づいて回転数Nを算出することができる。回転
数Nは、 で表わされ、回転数Nと誤差N′との関係は となる。Therefore, while the up / down counter 136 counts n rotation pulses, the free running counter 13
Measure the count number of the reference pulse counted in 3,
The rotation speed N can be calculated based on this. The rotation speed N is The relationship between the rotation speed N and the error N ′ is Becomes
これらの関係をグラフで表わすと第3A図のようにな
る。A graphical representation of these relationships is shown in Figure 3A.
この実施例は、このような回転数Nと誤差N′との関
係に着目し、制御部14がキャプチャレジスタ134および
アップダウンカウンタ136のカウント数を読み取るサン
プルタイミングを工夫して、回転数Nが増加するのに応
じて回転数Nを算出する回転パルス数nを増加させるこ
とにより、回転数Nの増加に伴なって2乗の割合で増加
しようとする誤差N′を、式(7)で表わされるよう
に、1乗の割合での増加に止めるようにして誤差N′を
おさえ、正確な回転数Nの検出ができるようにしたもの
である。In this embodiment, paying attention to the relationship between the rotational speed N and the error N ′, the control unit 14 devises a sampling timing for reading the count numbers of the capture register 134 and the up / down counter 136, and the rotational speed N is By increasing the rotation pulse number n for calculating the rotation speed N in accordance with the increase, the error N ′ that tends to increase at a square rate with the increase of the rotation speed N is calculated by the formula (7). As shown in the figure, the error N'is suppressed by limiting the increase to the first power so that the rotational speed N can be accurately detected.
より具体的に説明すると、あるサンプルタイミングか
ら次のサンプルタイミングまでの1サンプル時間をΔt
とすれば、回転数Nを検出するためには、サンプル時間
Δt内に少なくとも1以上の回転パルス、つまりエッジ
検出回路131の出力が導出されなければならない。More specifically, one sample time from a certain sample timing to the next sample timing is Δt.
Then, in order to detect the rotation speed N, at least one rotation pulse, that is, the output of the edge detection circuit 131 must be derived within the sample time Δt.
そのためには、上述の式(6)は、 X≦Δt の要件を満たさなければならず、 結局、回転数Nと誤差N′とは、 N′≧(1/Δt)N …(8) なる関係お満たすことが必要である。式(8)の関係
は、第3B図に示すように、直線N′=(1/Δt)Nの上
側となる。For that purpose, the above-mentioned formula (6) must satisfy the condition of X ≦ Δt, and in the end, the rotation speed N and the error N ′ are N ′ ≧ (1 / Δt) N (8) It is necessary to meet the relationship. The relationship of the equation (8) is on the upper side of the straight line N ′ = (1 / Δt) N as shown in FIG. 3B.
よって、サンプル時間Δtを式(8)の関係を満足す
る適当な一定時間とすることにより、第3B図における太
線の部分、つまり回転数Nに対して誤差N′が比較的少
ない範囲をうまく利用して、回転数Nを検出できるので
ある。Therefore, by setting the sampling time Δt to an appropriate constant time that satisfies the relationship of the equation (8), the thick line portion in FIG. 3B, that is, the range in which the error N ′ is relatively small with respect to the rotational speed N is successfully used Then, the rotation speed N can be detected.
第4図は、制御部14がキャプチャレジスタ134および
アップダウンカウンタ136の内容をサンプル時間Δtご
とに読出して回転数Nを算出するための制御動作を表わ
すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a control operation for the control unit 14 to read the contents of the capture register 134 and the up / down counter 136 at every sampling time Δt to calculate the rotation speed N.
次に、第2図、第3B図および第4図を参照して説明を
する。Next, a description will be given with reference to FIG. 2, FIG. 3B and FIG.
制御部14は、内部タイマが一定のサンプル時間Δtに
達するごとに(ステップS1)、タイマをリセットし(ス
テップS2)、キャプチャレジスタ134およびアップダウ
ンカウンタ136の内容を読出す(ステップS3)。The control unit 14 resets the timer (step S2) and reads the contents of the capture register 134 and the up / down counter 136 (step S3) every time the internal timer reaches a certain sample time Δt (step S1).
そして、読出したキャプチャレジスタ134のカウント
数CPTnからメモリAにストアされている前回読出したキ
ャプチャレジスタ134のカウント数CPTn-1を減じて1サ
ンプル時間Δt内の基準クロック数Xを求めた後、CPTn
をメモリAにストアする(ステップS4)。Then, after subtracting the count number CPT n-1 of the capture register 134 previously read stored in the memory A from the count number CPT n of the read capture register 134 to obtain the reference clock number X within one sampling time Δt, CPTn
Is stored in the memory A (step S4).
また、読出したアップダウンカウンタ136のカウント
数UDCnからメモリBにストアされている前回読出したア
ップダウンカウンタ136のカウント数UDCn-1を減じて1
サンプル時間Δt内の回転パルス数を求めた後、UDCnを
メモリBにストアする(ステップS5)。Further, the count number UDC n-1 of the previously read up / down counter 136 stored in the memory B is subtracted from the read count number UDC n of the up / down counter 136 to obtain 1
After obtaining the number of rotation pulses within the sampling time Δt, UDCn is stored in the memory B (step S5).
その後、上述した式(6)に基づいて、サーボモータ
10の回転数Nを求める(ステップS6)。Then, based on the equation (6) described above, the servo motor
The rotation speed N of 10 is obtained (step S6).
なおステップS5およびS6において、サーボモータ10の
回転数Nが増加すればサンプル時間Δt内において、回
転パルス数nも段階的に増加するので、第3B図における
太線の部分を利用してサーボモータ10の回転数Nが検出
できることは前述の通りである。In steps S5 and S6, if the rotation speed N of the servo motor 10 increases, the rotation pulse speed n also increases stepwise within the sampling time Δt. Therefore, the servo motor 10 using the thick line portion in FIG. 3B is used. As described above, the number of rotations N can be detected.
制御部14は、以上のようにして検出したサーボモータ
10の実際の回転数Nsと、速度指令信号入力部から与えら
れる指令回転数Nとの差から、次の式で表わされる印加
電圧を算出する。The control unit 14 is the servo motor detected as described above.
The applied voltage represented by the following equation is calculated from the difference between the actual rotation speed Ns of 10 and the command rotation speed N given from the speed command signal input unit.
この式で表わされる電圧を印加した場合の加速度は、
式(9)を前述の式(4)に代入し、 Ns=N−ΔNにおきかえると、 となり、速度差ΔNをΔtで割った値が加速度となり、
Δtを最適化することにより、ΔNに対して、一定の最
適な加速度を得られることになる。 The acceleration when the voltage expressed by this formula is applied is
Substituting equation (9) into equation (4) above and substituting Ns = N-ΔN, The value obtained by dividing the speed difference ΔN by Δt is the acceleration,
By optimizing Δt, a constant optimum acceleration can be obtained for ΔN.
次に、上式(9)を導き出した過程について説明す
る。Next, the process of deriving the above equation (9) will be described.
第5図は、永久磁石フィールド形DCサーボモータの等
価回路図である。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a permanent magnet field type DC servo motor.
モータアマチャアに信号電圧Vを与え、出力として回
転軸の角変位θを得る場合のモータの伝達関数は、 と導かれる。When the signal voltage V is applied to the motor armature and the angular displacement θ of the rotating shaft is obtained as the output, the transfer function of the motor is Is led.
モータの誘起電圧Eは回転軸の角速度ωに比例するの
で、 但し、KE:誘起電圧定数 発生トルクはアマチュア電流Iに比例するので T=KTI …(13) 但し、KT:トルク定数 いま、ロータと負荷の感性モーメントの和をJ、軸受
の損失を含めたモータの制動負荷をBとすると、負荷ト
ルクTLは、 モータの発生トルクを負荷トルクとは等しくなるの
で、 となる。Since the induced voltage E of the motor is proportional to the angular velocity ω of the rotating shaft, However, K E : Induced voltage constant Since the generated torque is proportional to the amateur current I, T = K T I (13) where K T : Torque constant Now, the sum of the sensitivity moments of the rotor and the load is J, and the bearing loss is Assuming that the motor braking load including B is B, the load torque T L is Since the torque generated by the motor is equal to the load torque, Becomes
一般にアマチュア回路のインダクタンスLaは慣性モー
メントJと比較して小さく設計されているのでLa=0、 また、制動負荷Bも無視できるのでB=0とすると、 式(11)は、 V=RaI+E …(16) 式(14)は、 となる。In general, the inductance La of the amateur circuit is designed to be smaller than the moment of inertia J, so La = 0, and since the braking load B can also be ignored, assuming B = 0, the equation (11) becomes 16) Equation (14) is Becomes
慣性モーメントJ[kgmsec2]は実際には GD2[kg m2]を用いた方が便利であるのでGD2への変
更を行う。Since it is more convenient to actually use GD 2 [kg m 2 ] as the moment of inertia J [kg msec 2 ], change to GD 2 .
GD2=Mg(2k)2 …(18) ここで、 G=Mg:物体の重量[kg] M:質量 g:重力加速度[9.8m/sec2] k:回転半径 物理的な慣性モーメントJ[Kgmsec2]は、全質量が
ある距離の所に集まっていると考えると、 J=Mk2 …(19) で表わされる。従って、 GD2=4gJ …(20) となる。GD 2 = Mg (2k) 2 … (18) Where, G = Mg: Weight of object [kg] M: Mass g: Gravity acceleration [9.8m / sec 2 ] k: Radius of gyration Physical moment of inertia J [ Kgmsec 2 ], given that the total mass is gathered at a certain distance, it is expressed as J = Mk 2 (19). Therefore, GD 2 = 4gJ (20)
式(17)、式(20)より、 式(21)、式(22)より、 となる。From equation (17) and equation (20), From equation (21) and equation (22), Becomes
この式(23)により、時間Δtの間に回転数の変化量
ΔNを得るのに必要なトルクが表わされる。This equation (23) represents the torque required to obtain the change amount ΔN of the rotation speed during the time Δt.
必要な負荷トルクがモータの発生トルクであるから、
式(13)、式(23)より、 が得られる。Since the required load torque is the torque generated by the motor,
From equation (13) and equation (23), Is obtained.
ここで、式(13)より発生トルクと電流はKTを定数と
する比例式であるが、無負荷の状態でも必要な電流(無
負荷電流)がある。Here, although the generated torque and the current are proportional expressions with K T as a constant from the expression (13), there is a necessary current (no-load current) even in a no-load state.
いま、無負荷電流をIOとすると となる。Now, assuming that the no-load current is I O Becomes
次に、実際の駆動制御方式は、PWMによる電圧駆動型
であるから、式(16)、式(25)より、 となる。Next, since the actual drive control method is the voltage drive type by PWM, from equation (16) and equation (25), Becomes
ここで、誘起電圧はEは E=KEN 但し、KE:誘起電圧定数 であるから、式(26)は、 となる。Here, the induced voltage E is E = K E N where K E is the induced voltage constant, so equation (26) is Becomes
ところで、式(27)は、摺動負荷およびモータに対す
る制動負荷の項を含んでいない。そこで、この摺動負荷
および制動負荷をTBLとすると、 無負荷電流IOより算出されるモータの制動負荷T
BMは、 となり、式(14)の制動負荷TB(Bω)は、 となる。By the way, the equation (27) does not include the terms of the sliding load and the braking load on the motor. Therefore, letting this sliding load and braking load be T BL , Motor braking load T calculated from no-load current I O
BM is And the braking load T B (Bω) in equation (14) is Becomes
これにより、式(27)は、 となる。Thus, equation (27) becomes Becomes
以上のことにより、整理すると目標速度Nに対して速
度差ΔNが発生した場合、 で得られる電圧Vをモータに印加すればよい。From the above, when rearranging, when the speed difference ΔN with respect to the target speed N occurs, The voltage V obtained in step 3 may be applied to the motor.
なお、ここで、実際に使用する負荷およびモータが決
定されることにより定数となるものは Ra:アマチュア抵抗[Ω] KT:トルク定数[kgm/A] KE:誘起電圧定数[V/rpm] IO:無負荷電流[A] GD2:負荷とモータによる慣性モーメント[kg cm2] TBL:摺動負荷[kgm] である。Here, the constants that are determined by determining the load and motor actually used are Ra: Amateur resistance [Ω] K T : Torque constant [kgm / A] K E : Induction voltage constant [V / rpm ] I O : No load current [A] GD 2 : Inertia moment due to load and motor [kg cm 2 ] T BL : Sliding load [kgm].
よって、N,ΔN,Δtが制御時における変数となる。 Therefore, N, ΔN, and Δt are variables during control.
第6図は、PWMユニット16の具体的な構成例を示すブ
ロック図であり、第7図はPWMユニット16の動作を説明
するためのタイミングチャートである。FIG. 6 is a block diagram showing a specific configuration example of the PWM unit 16, and FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the PWM unit 16.
PWMユニット16には、セット信号発生部161と、PWMデ
ータレジスタ162と、ダウンカウンタ163とRSフリップフ
ロップ164とが備えられている。The PWM unit 16 includes a set signal generator 161, a PWM data register 162, a down counter 163, and an RS flip-flop 164.
セット信号発生部161は、一定の周期ごとにセット信
号を発生するものである。このセット信号発生部161は
たとえばリングカウンタで構成されており、一定数の基
準クロックを係数するごとにセット信号を発生するよう
にされている。The set signal generator 161 generates a set signal at regular intervals. The set signal generation unit 161 is composed of, for example, a ring counter, and is configured to generate a set signal every time a constant number of reference clocks are added.
PWMデータレジスタ162は、制御部14から与えられるPW
Mデータを保持するためのものである。制御部14から与
えられるPWMデータとは、前述した式(9)によって求
められた電圧データである。このPWMデータは、PWMユニ
ット16から出力されるPWM出力信号のデュ−ティを決め
るのに用いられる。The PWM data register 162 is a PW provided by the control unit 14.
It is for holding M data. The PWM data given from the control unit 14 is the voltage data obtained by the above-mentioned equation (9). This PWM data is used to determine the duty of the PWM output signal output from the PWM unit 16.
ダウンカウンタ163は、PWM基準クロック(この実施例
では、PWM基準クロックは、エンコーダ信号入力部13や
速度指令信号入力部15で用いられる基準クロックが共用
されている。)が与えられごとにダウンカウントをし、
設定された数を計測するとリセット信号を出力するもの
である。The down counter 163 counts down each time a PWM reference clock (in this embodiment, the PWM reference clock shares the reference clock used by the encoder signal input unit 13 and the speed command signal input unit 15). And
When the set number is measured, a reset signal is output.
PWMユニット16の動作は次のようになる。セット信号
発生部161からセット信号が出力されると、PWMデータレ
ジスト162の内容、つまり制御部14から与えられたPWMデ
ータが、ダウンカウンタ163にセットされ、また、セッ
ト信号によってフリップフロップ164がセットされる。
従って、フリップフロップ164の出力、つまりPWM出力信
号はハイレベルとなる。The operation of the PWM unit 16 is as follows. When the set signal generator 161 outputs the set signal, the contents of the PWM data register 162, that is, the PWM data given from the controller 14 is set in the down counter 163, and the flip-flop 164 is set by the set signal. To be done.
Therefore, the output of the flip-flop 164, that is, the PWM output signal becomes high level.
次に、ダウンカウンタ163はPWM基準クロックに基づい
てダウンカウントを行い、設定されたカウント値が
「0」になると、フリップフロップ164へリセット信号
を与える。よって、フリップフロップ164の出力はロー
レベルに反転する。Next, the down counter 163 counts down based on the PWM reference clock, and when the set count value becomes “0”, gives a reset signal to the flip-flop 164. Therefore, the output of the flip-flop 164 is inverted to the low level.
この結果、PWMユニット16からは、PWMデータレジスタ
162で保持された値、つまり式(9)で算出された電圧
データでデュ−ティが決められ、PWM信号が導出され
る。As a result, from the PWM unit 16, the PWM data register
The duty is determined by the value held in 162, that is, the voltage data calculated by the equation (9), and the PWM signal is derived.
また、この発明は、PWM信号以外の形で印加電圧を算
出する場合にも適用できる。The present invention can also be applied to the case where the applied voltage is calculated in a form other than the PWM signal.
〈発明の効果〉 この発明は、以上のように構成されているので、目標
速度に拘らず、加速度を一定の値にすることができる制
御信号を算出できる。よって、目標速度に拘らず、追従
性のよいモータの速度制御をすることができる。<Effects of the Invention> Since the present invention is configured as described above, it is possible to calculate a control signal capable of keeping the acceleration constant regardless of the target speed. Therefore, regardless of the target speed, it is possible to control the speed of the motor with good followability.
第1図は、この発明の一実施例が適用された光学系駆動
用DCサーボモータの駆動制御回路の全体構成を示すブロ
ック図である。 第2図は、この発明の一実施例に係る光学系駆動用DCサ
ーボモータの回転速度検出装置の要部構成を示す回路ブ
ロック図である。 第3A図および第3B図は、モータの回転数Nと誤差N′と
の関係を表わすグラフである。 第4図は、この発明の一実施例における回転速度検出動
作を表わすフローチャートである。 第5図は、永久磁石フィード形DCサーボモータの等価回
路図である。 第6図は、PWMユニットの具体的な構成を示すブロック
図である。 第7図は、PWMユニットの動作を表わすタイミングチャ
ートである。 図において、10…DCサーボモータ、11…ドライバ部、12
…ロータリエンコーダ、13…エンコーダ信号入力部、14
…制御部、15…速度指令信号入力部、16…PWMユニッ
ト、を示す。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a drive control circuit of an optical system driving DC servo motor to which an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a circuit block diagram showing a main configuration of a rotation speed detecting device for a DC servo motor for driving an optical system according to an embodiment of the present invention. 3A and 3B are graphs showing the relationship between the motor rotation speed N and the error N '. FIG. 4 is a flow chart showing the rotational speed detecting operation in the embodiment of the present invention. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a permanent magnet feed type DC servo motor. FIG. 6 is a block diagram showing a specific configuration of the PWM unit. FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the PWM unit. In the figure, 10 ... DC servo motor, 11 ... Driver section, 12
… Rotary encoder, 13… Encoder signal input section, 14
... Control unit, 15 ... Speed command signal input unit, 16 ... PWM unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶谷 哲司 大阪府大阪市中央区玉造1丁目2番28号 三田工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−119790(JP,A) 特開 平2−76686(JP,A) 実開 平1−120217(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuji Kajitani 1-2-2 Tamatsukuri, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Mita Industry Co., Ltd. (56) Reference JP-A-58-119790 (JP, A) JP Flat 2-76686 (JP, A) Actual Open Flat 1-120217 (JP, U)
Claims (1)
圧を算出する方法であって、 モータへ印加する電圧を、 目標回転速度と実際の回転速度との差に第1定数を掛
けた値と、 実際の回転速度に第2定数を掛けた値と、 所定のオフセット電圧と、 の和として算出し、 それに基づいて制御電圧を得るようにしたことを特徴と
するモータの制御電圧算出方法。1. A method of calculating a control voltage for controlling a rotation speed of a motor, wherein a voltage applied to the motor is a value obtained by multiplying a difference between a target rotation speed and an actual rotation speed by a first constant. And a value obtained by multiplying an actual rotation speed by a second constant and a predetermined offset voltage, and calculating the control voltage based on the calculated value.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1185609A JP2525249B2 (en) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | Motor control voltage calculation method |
EP90113706A EP0409185B1 (en) | 1989-07-18 | 1990-07-17 | Method of calculating motor control voltage and motor control device using the method |
DE69023401T DE69023401T2 (en) | 1989-07-18 | 1990-07-17 | Control voltage calculation method and motor control device using this method. |
US07/550,722 US5187420A (en) | 1989-07-18 | 1992-07-10 | Method of calculating motor control voltage and motor control device using the method |
Applications Claiming Priority (1)
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JP1185609A JP2525249B2 (en) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | Motor control voltage calculation method |
Publications (2)
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JPH0352582A JPH0352582A (en) | 1991-03-06 |
JP2525249B2 true JP2525249B2 (en) | 1996-08-14 |
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ID=16173798
Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JP2525249B2 (en) |
-
1989
- 1989-07-18 JP JP1185609A patent/JP2525249B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0352582A (en) | 1991-03-06 |
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