CN101179642A - 图像形成设备的直流电机的控制设备及方法 - Google Patents

图像形成设备的直流电机的控制设备及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101179642A
CN101179642A CNA2007101823523A CN200710182352A CN101179642A CN 101179642 A CN101179642 A CN 101179642A CN A2007101823523 A CNA2007101823523 A CN A2007101823523A CN 200710182352 A CN200710182352 A CN 200710182352A CN 101179642 A CN101179642 A CN 101179642A
Authority
CN
China
Prior art keywords
speed
direct current
current machine
controller
estimated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2007101823523A
Other languages
English (en)
Inventor
金泰伶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN101179642A publication Critical patent/CN101179642A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/17—Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/50—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41132—Motor ripple compensation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41329—Dc motor
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45187—Printer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N2201/00—Indexing scheme relating to scanning, transmission or reproduction of documents or the like, and to details thereof
    • H04N2201/04—Scanning arrangements
    • H04N2201/047—Detection, control or error compensation of scanning velocity or position
    • H04N2201/04753—Control or error compensation of scanning position or velocity
    • H04N2201/04755—Control or error compensation of scanning position or velocity by controlling the position or movement of a scanning element or carriage, e.g. of a polygonal mirror, of a drive motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

一种用于图像形成设备的控制设备及其方法，所述控制设备利用低分辨力编码器控制DC电机使其处于低速。如果在控制周期期间，编码器不产生任何脉冲，则控制设备利用与被控对象相关的公式模型来估计DC电机的速率，在所述被控对象中，直流电机的输出速率根据输入电压的变化而变化；并且所述速率估计单元利用与由直流电机驱动的齿轮引起的负载波动相关的公式模型来估计直流电机的速率。所述控制设备避免了与高分辨力编码器相关的额外成本，并充分防止负载的变化，而且具有良好的控制性能。

Description

图像形成设备的直流电机的控制设备及方法
技术领域
本发明各方面涉及一种图像形成设备的电机控制设备及其方法，更具体地讲，涉及一种使用低分辨力编码器(low resolution encoder)控制直流电机使其处于低速的设备及其方法。
背景技术
图像形成设备是一种将图像信号打印到打印介质上的设备。图像形成设备的示例包括打印机、复印机、传真机以及执行多种功能(打印、扫描、复印以及传真等)的多功能装置等。图像形成设备可包括使用直流(DC)电机作为驱动力源的扫描仪，以获得图像。图像形成设备控制图像传感器的运动，以基于DC电机的操作拍摄图像的照片。
在用于控制DC电机的系统中，根据测量的DC电机的速率和参考速率之间的差控制DC电机的速率。基于在DC电机旋转期间产生的编码器的脉冲来测量DC电机的速率。然而，当DC电机按照相当低的速率旋转时，在取样周期内可能会检测不到编码器的脉冲，因此，直到输入下一脉冲才能检测到编码器的脉冲周期。结果，不能更新速率数据。
第平7-015990号日本未审查专利申请公开披露了这样一种估计电机的速率的方法，所述方法当关于速率的信息未被输入时，在假设电机按照低于先前速率的速率旋转或者电机停止之后估计电机的速率。这种方法的缺点在于：当被施加的用于驱动电机的先前电压升高或者传送电机的驱动力的齿轮产生负载波动(load ripple)时，估计的速率和实际测量的速率之间的差增大。
虽然当按照低速驱动电机时，高分辨力编码器可提供速率信息，但是高分辨力编码器更加昂贵，从而增加了图像形成设备的成本。
发明内容
鉴于上述问题，提出本发明的各方面，本发明一方面在于提供一种图像形成设备的电机控制设备及其方法，所述电机控制设备利用低分辨力编码器稳定并可靠地控制直流电机使其处于低速。
根据本发明的一方面，提供一种用于图像形成设备的控制设备，该图像形成设备包括：图像装置，用于拍摄图像的照片；运动单元，图像装置安装在该运动单元中；直流电机，使运动单元运动，所述控制设备控制直流电机并包括：速率传感器，输出与直流电机的速率对应的脉冲；速率估计单元，确定估计直流电机的速率的必要性，当速率估计单元确定需要估计直流电机的速率时，速率估计单元根据由速率传感器测量的速率信息来估计直流电机的速率；电机驱动单元，基于由速率估计单元估计的直流电机的速率来驱动直流电机。
根据本发明的另一方面，速率传感器是编码器。
根据本发明的另一方面，速率估计单元包括：速率测量单元，根据速率传感器的脉冲测量直流电机的速率和位置，在每个控制周期更新并存储关于直流电机的估计的速率和位置的信息；控制器，提供用于估计直流电机的速率的控制变量和增益；速率估计装置，利用由控制器提供的控制变量和由速率测量单元提供的直流电机的位置和速率来估计直流电机的速率；速率控制器，利用由控制器提供的增益调节由速率估计装置估计的速率。
根据本发明的另一方面，速率估计装置包括：被控对象模型，利用与控制目标的被控对象相关的公式模型来估计直流电机的速率，在所述控制目标的被控对象中，输出的速率根据输入电压的变化而变化；波动模型，利用当驱动直流电机时引起的负载波动的公式模型来估计直流电机的速率；加法器，将由被控对象模型估计的直流电机的速率与由波动模型估计的直流电机的速率相加，以获得由速率估计装置输出的直流电机的估计的速率。
根据本发明的另一方面，被控对象模型使用下面的式子来估计直流电机的速率：
y(n+1)＝(ΔT/T)×K×r(n)+(1-(ΔT/T))×y(n)；
在式子中，y(n+1)是估计的直流电机的速率，r(n)是施加到直流电机的先前电压，y(n)是直流电机的先前速率，T是直到直流电机的输出速率达到参考速率的63％时所用的时间常数，ΔT是时间常数的增量，K是相对于直流电机的输入电压的输出速率的直流增益。
根据本发明的另一方面，波动模型使用下面的式子来估计直流电机的速率：
估计的波动的速率＝(A+B×r(n))×sin(波峰的先前位置+波峰的位置-π)。
在式子中，A和B是指示负载波动的大小的常数，波峰的位置是与波峰的初始位置对应的值。
根据本发明的另一方面，所述控制设备还包括用于将速率测量单元的输出端选择性地连接到速率估计装置和速率控制器的一个上的开关，当在控制周期内不产生速率传感器的脉冲时，速率测量单元将速率测量单元的输出端连接到速率估计装置，当在控制周期内产生速率传感器的脉冲时，速率测量单元施加切换信号以将速率测量单元的输出端连接到速率控制器。
根据本发明的另一方面，提供一种用于图像形成设备的控制设备，该图像形成设备包括：图像装置，用于拍摄图像的照片；运动单元，图像装置安装在该运动单元中；直流电机，使运动单元运动；所述控制设备控制直流电机并包括：编码器，输出与直流电机的速率对应的脉冲；速率测量单元，根据在控制周期内产生的编码器的脉冲来测量直流电机的速率和位置，并且作为根据所述脉冲的测量的结果，当直流电机的位置和速率为0时，提供关于估计直流电机的速率所需的直流电机的先前速率和先前位置的信息；控制器，基于编码器的脉冲，提供用于估计直流电机的速率的控制变量和增益；速率估计单元，将由控制器提供的控制变量以及由速率测量单元提供的直流电机的先前速率、先前位置和先前电压应用于公式模型以估计直流电机的速率；速率控制器，利用由控制器提供的增益调节由速率估计单元估计的直流电机的速率；电机驱动单元，基于由速率控制器调节的电机驱动电压来驱动直流电机。
根据本发明的另一方面，速率估计单元通过将利用相对于控制目标的被控对象的公式模型估计的直流电机的速率与利用相对于负载波动的公式模型估计的直流电机的速率相加，来估计直流电机的速率。
根据本发明的另一方面，提供一种控制图像形成设备的直流电机的方法，该图像形成设备包括：图像装置，用于拍摄图像的照片；运动单元，图像装置安装在该运动单元中；直流电机，使运动单元运动，所述方法包括以下步骤：根据与直流电机的速率对应的脉冲来测量直流电机的速率和位置；当在控制周期内不产生脉冲时，根据公式模型估计直流电机的速率；输出利用估计的直流电机的速率和参考速率之间的差和增益来调节的电机驱动电压；当在控制周期内产生脉冲时，输出利用测量的直流电机的速率和参考速率调节的电机驱动电压；基于输出的电机驱动电压控制直流电机的速率。
根据本发明的另一方面，所述估计包括：利用控制目标的被控对象的公式模型估计直流电机的第一估计速率，在所述控制目标的被控对象中，输出速率根据输入电压的变化而变化；利用当驱动直流电机时引起的负载波动的公式模型来估计直流电机的第二估计速率；将第一估计速率与第二估计速率相加。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1是示意性地示出使运动单元往复运动的结构，其中，用于获得图像的图像装置利用直流电机；
图2是示出根据本发明实施例的电机控制设备的框图；
图3是示出根据本发明实施例的图2中示出的速率估计单元的详图；
图4是示出当输出速率相对于直流电机的输入电压变化时的时间常数的曲线图；
图5是示出根据本发明实施例的测量波峰的位置以设计电机控制设备的方法的流程图；
图6是示出当控制直流电机处于低速时包含正弦波的速率波动的电机速率的曲线图；
图7是示出当根据位置变化绘制图6中的曲线时负载的波峰的位置的曲线图；
图8是示出本发明中估计的速率与仅基于编码器的脉冲估计的编码器速率之间的差的曲线图；
图9A是示出根据本发明实施例的当通过估计电机速率而控制直流电机处于低速时的电机速率的曲线图；
图9B是示出当仅基于编码器的输出脉冲控制直流电机时的传统技术的电机速率的曲线图。
具体实施方式
现在将对本发明的实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的元件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。
虽然本发明各方面可应用于采用直流(DC)电机的任何设备，但是以DC电机与如图1所示的接触图像扫描仪一起使用作为示例进行描述。参照图1，包括沿着框300的纵向安装的传送导轨302和用于拍摄图像的照片的图像装置的运动单元304在沿着传送导轨302往复运动的同时获得期望的图像。DC电机向运动单元304提供动力。
为了控制图像形成设备的DC电机，按照两种方式控制DC电机的速率。第一、当DC电机的速率大并且在控制周期内产生编码器的脉冲时，根据仅利用编码器的输出而估计的速率控制DC电机的速率。第二、即使当DC电机的速率非常小并且在控制周期内不产生编码器的脉冲时，也根据利用编码器的输出和公式模型(formula model)而估计的电机速率来控制DC电机的速率。根据本发明的其它方面，可使用任何速率传感器来测量DC电机的速率。
如图2所示，被设置以测量DC电机80的速率的编码器90价格便宜，具有低分辨力，并且当按照低速驱动DC电机时可能不会产生脉冲。速率测量单元10从编码器90接收脉冲，以测量DC电机的速率和位置(运行距离)。在控制周期内，编码器脉冲越多，DC电机的速率和位置增加得越多。速率测量单元10包括寄存器(未示出)，所述寄存器用于周期性地存储并更新DC电机的速率和位置。在每个周期，所述寄存器均将DC电机的先前速率和位置提供给速率估计单元40。
第一开关20连接到速率测量单元10的输出侧。第一开关20选择性地接触第一触点a和第二触点b中的一个。通过速率测量单元10的切换信号进行第一开关20的接触操作。当在控制周期内产生编码器的脉冲时，第一开关20根据速率测量单元10的切换信号接触第一触点a。当在控制周期内不产生编码器的脉冲时，第一开关20根据速率测量单元10的切换信号接触第二触点b。
当第一开关20接触第一触点a时，速率控制器30调节速率差信号，并根据所述调节将用于驱动DC电机的电机驱动电压输出到电机驱动单元70。所述速率差信号对应于由速率测量单元10测量的电机速率和用户利用从控制器100提供的增益设置的参考速率之间的差。
当第一开关20接触第二触点b时，速率估计单元40使用DC电机的先前速率和先前位置、从速率控制器30输出的DC电机的驱动电压以及由控制器100提供的控制变量来估计电机速率。速率估计单元40将估计的速率信号提供给速率控制器30。从速率控制器30输出的驱动电压可以是DC电机的先前电压。当估计的速率信号通过速率估计单元40被输出时，速率控制器30调节与估计的速率信号和由用户设置的参考速率之间的差对应的速率差信号的增益，并输出其中增益被调节了的DC电机的驱动电压。
电机驱动单元70响应于通过速率控制器30接收的DC电机的驱动电压驱动DC电机80。当驱动DC电机80时，从编码器90输出的编码器脉冲被提供给控制器100和速率测量单元10。
将描述基于编码器的输出信息而估计DC电机的速率的速率估计单元的操作。如图3所示，速率估计单元40包括被控对象模型(plant model)42、波动模型(ripple model)44和加法器46。被控对象模型42利用与被控对象(plant)相关的公式模型来估计DC电机的速率，在所述被控对象中，输出速率根据输入电压的变化而变化。波动模型44根据由DC电机驱动的齿轮和电机齿轮引起的负载波动来估计DC电机的速率。加法器46将来自被控对象模型42的估计的速率和来自波动模型44的估计的速率相加以将其提供给速率控制器30。
速率估计单元40从控制器100接收需要的控制变量(即，关于K、T、ΔT、A和B的信息)波峰(ripple peak)的位置。如图4所示，T是时间常数，所述时间常数为直到输出速率达到期望的参考速率的63％所需要的时间。ΔT是时间常数的增量。K是相对于系统的输入电压的输出速率的DC增益。A和B是表示波动大小的常数，波峰的位置是将被应用于波动模型44的控制变量。
通过实验获得这些变量，并且在该实施例中，将控制器100设计成提供这些变量。图5示出了用于获得波峰的位置的实验的流程图。首先，通过开环回路(open loop)实现电机控制系统以根据DC电机的输入电压来估计增益K和时间常数T(200)。接着，利用公知的极性布置方法(pole placementmethod)通过下面的式子1估计将被应用于负载波动的增益Kp和Ki(202)。
式子1
Kp＝(2ωζT-1)/K，Ki＝(ω2T)/K
这里，ζ和ω是设计变量。
接着，DC电机的位置被初始化(204)。电机位置的初始化可对应于通过DC电机而运动的目标的起始位置。如果低分辨力编码器在控制周期内不产生脉冲，则速率控制器控制DC电机处于低速。根据参考速率和测量的速率之间的差，通过用于控制DC电机的速率的一般方法控制DC电机的速率(206)。此后，根据控制DC电机使其处于低速的结果，估计波峰的位置(208)。将详细描述波峰的位置的估计。
当控制DC电机使其处于低速时，电机速率由图6中的曲线表示，其中，由于受到来自传送齿槽效应(cogging)的齿轮和来自DC电机的驱动力的影响，电机速率的大小周期地变化并包含正弦速率波动(sinusoidal speed ripple)。
当根据位置变化绘制控制的结果的图表时，获得例如图7中示出的曲线图。从该曲线图可以看出，在每个波动周期内，负载波峰的位置类似，并且在每个波动周期内，负载波峰的位置的高低逐步升高。
将描述应用于速率估计单元40的被控对象模型42的公式模型。首先，通过下面的式子2表示在拉普拉斯域(Laplace domain)内的相对于DC电机的输入电压的输出速率的式子。
式子2
Y/R＝K/(Ts+1)
Y×(Ts+1)＝K×R
(Y×Ts)+Y＝K×R
这里，Y是输出速率，R是输入电压。
如果将式子2变换到离散域(discrete domain)，则s＝(y(n+1)-y(n))/ΔT。通过该代入和变换获得式子3。
式子3
T×{(y(n+1)-y(n))/ΔT}+y(n)＝K×r(n)
在进一步变换之后，获得式子4。
式子4
(T/ΔT)×y(n+1)-(T/ΔT)×y(n)+y(n)＝K×r(n)
(T/ΔT)×y(n+1)＝K×r(n)+((T/ΔT)-1)×y(n)
Y(n+1)＝(ΔT/T)×K×r(n)+(1-(ΔT/T))×y(n)
这里，y(n+1)是估计的速率，r(n)是DC电机的先前电压，y(n)是DC电机的先前速率。
波动模型44由于负载波动根据下面的式子5来估计DC电机的速率。
式子5
估计的负载波动的速率＝(A+B×r(n))×sin(波峰的先前位置+波峰的位置-π)
这里，A+B×r(n)是负载波动的大小。
sin(波峰的先前位置+波峰的位置-π)是将波峰的先前位置相加到由控制器100提供的波峰的特定位置，并被用来将该相加应用于速率估计，这是由于随着控制周期增加，波峰的位置通过累加而升高的缘故，如图7所示。
加法器46将由被控对象模型42估计的速率和由波动模型44估计的速率相加并将相加的速率输出。
如图8所示，本发明中估计的速率与传统技术中仅基于编码器的输出而估计的编码器速率(由估计的DC电机的速率所指示)不同的情形比本发明中估计的速率与传统技术中的编码器速率相等的情形表现得更加突出。
因此，虽然可能被误解为当速率仅以编码器脉冲为基础时，速率不变化，但是当基于实际估计的DC电机的速率而控制DC电机使其处于低速时，可实现更加稳定并且更加可靠的电机控制。
作为参照，根据本发明的各方面，当通过估计DC电机的速率而控制DC电机使其处于低速时，如图9A所示，DC电机的速率可在相对窄的范围内变化。然而，当不估计DC电机的速率时，如图9B的曲线所示，DC电机的速率具有宽的变化范围，从而使DC电机的控制性能与变化范围一样地恶化。
如上所述，根据本发明的各方面，由于估计的电机速率被用于驱动DC电机使其处于低速，所以可减小速率误差，从而实现对DC电机的稳定且可靠的控制。由于即使使用低分辨力编码器也可保证DC电机的良好的控制性能，所以不需要使用更加昂贵的编码器。此外，由于基于负载波动通过应用DC电机的性能而设计控制器，所以根据本发明各方面的控制设备充分地防止负载变化，并具有良好的控制性能。
虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (22)

1.一种用于控制直流电机的控制设备，包括：
速率传感器，输出与直流电机的速率对应的脉冲；
速率估计单元，确定估计直流电机的速率的必要性，当速率估计单元确定需要估计直流电机的速率时，速率估计单元根据由速率传感器输出的脉冲来估计直流电机的速率；
电机驱动单元，基于由速率估计单元估计的直流电机的估计的速率来驱动直流电机。
2.如权利要求1所述的控制设备，其中，速率传感器包括编码器。
3.如权利要求1所述的控制设备，其中，控制设备使用图像形成/获得单元将与图像数据对应的图像打印到打印介质上或者获得打印在打印介质上的图像数据。
4.如权利要求3所述的控制设备，其中，图像形成/获得单元包括：
用于读取手稿的原始数据的扫描单元或者用于在特定方向上运动以用于形成图像的喷墨头运动盒。
5.如权利要求1所述的控制设备，其中，速率估计单元包括：
速率测量单元，根据速率传感器的脉冲测量直流电机的速率和位置，并且在每个控制周期更新并存储关于直流电机的估计的速率和位置的信息；
控制器，提供用于估计直流电机的速率的控制变量和增益；
速率估计装置，利用由控制器提供的控制变量和由速率测量单元提供的直流电机的位置和速率来估计直流电机的速率；
速率控制器，利用由控制器提供的增益调节由速率估计装置估计的速率。
6.如权利要求5所述的控制设备，其中，速率估计装置包括：
被控对象模型，利用与控制目标的被控对象相关的公式模型来估计直流电机的速率，在所述控制目标的被控对象中，输出的速率根据输入电压的变化而变化；
波动模型，利用当与驱动直流电机时引起的负载波动相关的公式模型来估计直流电机的速率；
加法器，将由被控对象模型估计的直流电机的速率与由波动模型估计的直流电机的速率相加，以获得由速率估计装置估计的直流电机的速率。
7.如权利要求6所述的控制设备，其中，被控对象模型使用下面的式子来估计直流电机的速率：
y(n+1)＝(ΔT/T)×K×r(n)+(1-(ΔT/T))×y(n)；
其中，y(n+1)是估计的直流电机的速率，r(n)是施加到直流电机的先前电压，y(n)是直流电机的先前速率，T是直到直流电机的输出速率达到参考速率的63％时所用的时间常数，ΔT是时间常数的增量，K是相对于直流电机的输入电压的输出速率的直流增益。
8.如权利要求6所述的控制设备，其中，波动模型使用下面的式子估计直流电机的速率：
由于负载波动的估计的直流电机的速率＝(A+B×r(n))×sin(波峰的先前位置+波峰的位置-π)；
其中，A和B是指示负载波动的大小的常数，波峰的位置是与波峰的初始位置对应的值。
9.如权利要求5所述的控制设备，还包括用于将速率测量单元的输出端选择性地连接到速率估计装置和速率控制器的一个上的开关。
10.如权利要求9所述的控制设备，其中，当在控制周期内不产生速率的脉冲时，速率测量单元将速率测量单元的输出端连接到速率估计装置，当在控制周期内产生速率传感器的脉冲时，速率测量单元施加切换信号以将速率测量单元的输出端连接到速率控制器。
11.一种用于图像形成设备的控制设备，该图像形成设备包括：图像装置，用于拍摄图像的照片；运动单元，图像装置安装在该运动单元中；直流电机，使运动单元运动，所述控制设备控制直流电机并包括：
编码器，输出与直流电机的速率对应的脉冲；
速率测量单元，根据在控制周期内产生的编码器的脉冲测量直流电机的速率和位置，并且作为根据所述脉冲的测量的结果，当直流电机的位置和速率为0时，提供关于估计直流电机的速率所需的直流电机的先前速率和先前位置的信息；
控制器，基于编码器的输出脉冲，提供用于估计直流电机的速率的控制变量和增益；
速率估计单元，将由控制器提供的控制变量以及由速率测量单元提供的直流电机的先前速率、先前位置和先前电压应用于公式模型以估计直流电机的速率；
速率控制器，利用由控制器提供的增益调节由速率估计单元估计的直流电机的速率和电压；
电机驱动单元，基于由速率控制器调节的电机驱动电压来驱动直流电机。
12.如权利要求11所述的图像形成设备的控制设备，其中，速率估计单元通过将利用针对控制目标的被控对象的公式模型估计的直流电机的速率与利用针对负载波动的公式模型估计的直流电机的速率相加，来估计直流电机的速率。
13.一种控制图像形成设备的直流电机的方法，该图像形成设备包括：图像装置，用于拍摄图像的照片；运动单元，图像装置安装在该运动单元中；直流电机，使运动单元运动，所述方法包括以下步骤：
根据与直流电机的速率对应的脉冲来测量直流电机的速率和位置；
当在控制周期内不产生脉冲时，根据公式模型估计直流电机的速率；
输出利用估计的直流电机的速率和参考速率之间的差和增益调节的电机驱动电压；
当在控制周期内产生脉冲时，输出利用测量的直流电机的速率和参考速率调节的电机驱动电压；
基于输出的电机驱动电压控制直流电机的速率。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述估计包括：
利用控制目标的被控对象的公式模型来估计直流电机的第一估计速率，在所述控制目标的被控对象中，输出速率根据输入电压的变化而变化；
利用当驱动直流电机时引起的负载波动的公式模型来估计直流电机的第二估计速率；
将第一估计速率与第二估计速率相加。
15.一种图像形成和/或获得设备，包括：
图像形成/获得单元，用于将与图像数据对应的图像打印在打印介质上或者用于获得与打印在打印介质上的图像对应的图像数据；
图像形成单元控制器，用于控制图像形成/获得单元，图像形成单元控制器具有：直流电机，用于驱动图像形成/获得单元；编码器，输出与直流电机的速率对应的脉冲；速率测量单元，基于所述脉冲测量直流电机的速率和位置，并提供关于直流电机的先前速率和先前位置的信息；控制器，提供用于估计直流电机的速率的控制变量和增益；速率估计单元，利用公式模型、直流电机的先前速率、直流电机的先前位置以及直流电机的先前电压来估计直流电机的速率，其中，所述公式模型应用控制变量；速率控制器，利用由控制器提供的增益来调节直流电机的估计的速率和电压；电机驱动单元，基于由速率控制器调节的电机驱动电压来驱动直流电机。
16.一种稳定并可靠地控制直流电机的控制器，所述控制器包括：
速率估计单元，利用与被控对象相关的公式模型来估计直流电机的速率，在所述被控对象中，直流电机的输出速率根据输入电压的变化而变化；并且所述速率估计单元利用与由直流电机驱动的齿轮引起的负载波动相关的公式模型来估计直流电机的速率；
电机驱动单元，基于由速率估计单元估计的直流电机的速率驱动直流电机。
17.如权利要求16所述的控制器，其中，速率估计单元包括：
速率测量单元，根据在控制周期期间由速率传感器检测的脉冲来测量直流电机的速率和位置，并在每个控制周期更新并存储关于直流电机的估计的速率和位置的信息；
速率估计单元控制器，提供用于估计直流电机的速率的控制变量和增益；
速率估计装置，利用由速率估计单元控制器提供的控制变量和由速率测量单元提供的直流电机的速率和位置来估计直流电机的速率；
速率控制器，利用由速率估计单元控制器提供的增益来调节由速率估计装置估计的速率。
18.如权利要求17所述的控制器，其中，速率估计装置包括：
被控对象模型，利用与控制目标的被控对象相关的公式模型来估计直流电机的速率，在所述控制目标的被控对象中，输出速率根据输入电压的变化而变化；
波动模型，利用与当驱动直流电机时引起的负载波动相关的公式模型来估计直流电机的速率；
加法器，将由被控对象模型估计的直流电机的速率与由波动模型估计的直流电机的速率相加，以获得由速率估计装置估计的直流电机的速率。
19.如权利要求17所述的控制器，还包括用于将速率测量单元的输出端选择性地连接到速率估计装置和速率控制器中的一个上的开关。
20.如权利要求19所述的控制器，其中，当在控制周期内不产生脉冲时，速率测量单元将速率测量单元的输出端连接到速率估计装置，当在控制周期内产生脉冲时，速率测量单元施加切换信号以将速率测量单元的输出端连接到速率控制器。
21.如权利要求18所述的控制器，其中，被控对象模型使用下面的式子来估计直流电机的速率：
y(n+1)＝(ΔT/T)×K×r(n)+(1-(ΔT/T))×y(n)；
其中，y(n+1)是估计的直流电机的速率，r(n)是施加到直流电机的先前电压，y(n)是直流电机的先前速率，T是直到直流电机的输出速率达到参考速率的63％时所用的时间常数，ΔT是时间常数的增量，K是相对于直流电机的输入电压的输出速率的直流增益。
22.如权利要求18所述的控制器，其中，波动模型使用下面的式子估计直流电机的速率：
由于负载波动的估计的直流电机的速率＝(A+B×r(n))×sin(波峰的先前位置+波峰的位置-π)；
其中，A和B是指示负载波动的大小的常数，波峰的位置是与波峰的初始位置对应的值。
CNA2007101823523A 2006-11-10 2007-10-18 图像形成设备的直流电机的控制设备及方法 Pending CN101179642A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060111274 2006-11-10
KR1020060111274A KR20080042602A (ko) 2006-11-10 2006-11-10 화상 형성 장치의 모터 제어 장치 및 그 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101179642A true CN101179642A (zh) 2008-05-14

Family

ID=39262771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007101823523A Pending CN101179642A (zh) 2006-11-10 2007-10-18 图像形成设备的直流电机的控制设备及方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20080112697A1 (zh)
EP (1) EP1926204A2 (zh)
KR (1) KR20080042602A (zh)
CN (1) CN101179642A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103650327A (zh) * 2011-06-30 2014-03-19 Ntn株式会社 电动机驱动装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5538759B2 (ja) * 2009-06-30 2014-07-02 キヤノン株式会社 モータ制御装置及び画像形成装置
DE102009054603A1 (de) 2009-12-14 2011-06-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors
WO2014181936A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Image forming apparatus, motor control apparatus, and method of controlling a motor
US9817373B2 (en) * 2015-01-13 2017-11-14 Regal Beloit America, Inc. System and method for communicating data with a motor controller
US9819246B2 (en) 2015-01-13 2017-11-14 Regal Beloit America, Inc. Electrical machine and controller and methods of assembling the same
US10322746B2 (en) 2016-11-30 2019-06-18 Steering Solutions Ip Holding Corporation Velocity estimation for electric power steering systems
US10340828B2 (en) * 2017-04-27 2019-07-02 Steering Solutions Ip Holding Corporation Disturbance observer for permanent magnet direct current machines
US11218096B2 (en) 2019-11-29 2022-01-04 Steering Solutions Ip Holding Corporation Feedforward control of multiphase permanent magnet direct current motor drives
US20230384082A1 (en) * 2022-05-31 2023-11-30 Renesas Electronics Corporation Angle error correction device
KR102499201B1 (ko) * 2022-08-31 2023-02-13 서울대학교산학협력단 가변구조를 기반으로 하는 제어기 및 제어 방법, 이 제어 방법을 수행하기 위한 기록 매체

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4532363B2 (ja) * 2005-07-07 2010-08-25 株式会社リコー デジタル速度制御装置、デジタルモータ制御装置、紙搬送装置、デジタル速度制御方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、および画像形成装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103650327A (zh) * 2011-06-30 2014-03-19 Ntn株式会社 电动机驱动装置
CN103650327B (zh) * 2011-06-30 2016-09-28 Ntn株式会社 电动机驱动装置
US9660561B2 (en) 2011-06-30 2017-05-23 Ntn Corporation Motor drive device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080042602A (ko) 2008-05-15
US20080112697A1 (en) 2008-05-15
EP1926204A2 (en) 2008-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101179642A (zh) 图像形成设备的直流电机的控制设备及方法
CN105099300A (zh) 控制器、专用集成电路、步进电机、致动器及其应用
CN102207704B (zh) 图像形成装置
KR20100124810A (ko) 모터 구동 장치, 집적 회로 장치, 모터 장치, 및 모터 구동 시스템
CN111598191A (zh) 一种冰箱主控板装错检测方法及系统
CN102317878B (zh) 用于对调整设备的驱动电动机进行脉宽调制控制的方法和装置
JP2009273334A (ja) ステッピングモータの制御装置、画像読取装置、ステッピングモータの制御方法および制御プログラム
US9503002B2 (en) Image forming apparatus, motor control apparatus, and method of controlling motor
JP2021192589A (ja) モータ制御装置及び画像形成装置
JP2009081931A (ja) 同期制御システムおよび同期制御システムにおける同期起動方法
CN104683623A (zh) 步进电机的控制装置以及具备该控制装置的输送装置
JP2002034274A (ja) ディジタルエンコーダー制御方法
JP5056069B2 (ja) モータ制御方法及びモータ制御装置
US7463000B2 (en) Motor controlling method, motor controlling apparatus, and recording apparatus
CN101998022B (zh) 图像读取装置及该图像读取装置的控制方法
US8373374B2 (en) Apparatus equipped with motor and driving method for the motor
US20130015804A1 (en) Image forming apparatus, motor controlling apparatus, method for controlling motor
JP3095984B2 (ja) 位置決め駆動装置
JP2021045891A (ja) 電子機器及びその制御方法
CN112119582B (zh) 用于驱动或定位外部元件的机电组件
JP2006224559A (ja) インクジェットプリンタ
JP2017135881A (ja) 角度推定装置、モータ駆動装置、及びそれを備えたモータ駆動システム、並びにそれを適用した画像形成装置、及び搬送装置
US6724323B2 (en) Method and apparatus for controlling the rotation position of an object
JP2017055532A (ja) モータ制御装置、モータ制御装置の制御方法及びモータ制御装置において実行されるプログラム
CN101312493B (zh) 用来稳定图像感测元件的图像稳定装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080514