CN108880360A - 控制装置、光学设备、控制方法和存储介质 - Google Patents

控制装置、光学设备、控制方法和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种控制装置、光学设备、控制方法和存储介质。所述控制装置包括至少一个处理器，所述处理器用作：超前角检测单元；存储单元，用于存储表示多个轨迹的信息，所述多个轨迹中的各轨迹表示各驱动电压处的所述超前角和转子的转动速度之间的关系；目标超前角计算单元，用于基于所述信息来计算目标超前角；超前角控制单元；电压控制单元；以及切换单元，用于根据所述多个轨迹中的一个轨迹、所述目标超前角和所述驱动电压来在第一控制状态和第二控制状态之间切换，所述第一控制状态用于通过沿着该轨迹控制所述超前角来设置目标转动速度，以及所述第二控制状态用于通过在所述超前角固定的状态下控制驱动电压来设置所述目标转动速度。

Description

控制装置、光学设备、控制方法和存储介质
技术领域
本发明涉及用于控制步进马达的装置。
背景技术
诸如摄像设备等的光学设备各自配备有步进马达，并且针对步进马达提出了各种驱动方法。在步进马达中，由于使用正弦波作为控制波形的微步驱动，因此可以通过开环控制容易地获得高分辨率。因此，通常，通过开环控制来驱动步进马达。
另一方面，步进马达在高速转动时可能会失步。为了解决该问题，讨论了超前角控制。进行超前角控制，以使步进马达高速转动，同时避免步进马达的失步。为此，设置用于检测步进马达的转动位置的机构，并且使控制波形的相位提前了预定角度。
日本特开2015-23703论述了用于通过进行超前角控制和电压控制来在不会引起失步的情况下使步进马达加速的控制装置。日本专利6004830论述了用于将超前角和速度之间的关系存储作为近似表达式并且根据电压来对该关系进行转变的控制装置。
然而，在一些情况下，对于在日本特开2015-23703和日本专利6004830各自中所论述的步进马达，难以在确保动态范围的同时进行平滑的加速和减速。
发明内容
因此，本发明涉及提供用于使得能够在确保步进马达的转动速度的动态范围的同时进行平滑的加速和减速的控制装置、光学设备、控制方法和存储介质。
根据本发明的方面，一种控制装置，包括：至少一个处理器，其用作：生成单元，用于生成针对步进马达的转动部的转动位置的检测信号；转动速度检测单元，用于检测所述转动部的转动速度；超前角检测单元，用于基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；存储单元，用于存储表示多个轨迹的信息，所述多个轨迹中的各轨迹表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系；目标超前角计算单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角；超前角控制单元，用于将所述超前角控制为所述目标超前角；电压控制单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压；以及切换单元，用于在第一控制状态和第二控制状态之间进行切换，其中，在所述第一控制状态下，所述目标超前角计算单元通过沿着所述多个轨迹中的一个轨迹控制所述超前角来设置目标转动速度，在所述第二控制状态下，所述电压控制单元通过在所述超前角固定的状态下控制所述驱动电压来设置所述目标转动速度，以及所述切换单元根据所述轨迹、所述目标超前角和所述驱动电压，来在所述第一控制状态和所述第二控制状态之间进行切换。
一种控制装置，包括：至少一个处理器，其用作：生成单元，用于生成针对步进马达的转动部的转动位置的检测信号；转动速度检测单元，用于检测所述转动部的转动速度；超前角检测单元，用于基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；存储单元，用于存储表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系的信息；目标超前角计算单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角；超前角控制单元，用于将所述超前角控制为所述目标超前角；以及电压控制单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压，其中，所述超前角控制单元基于所述目标超前角和所述超前角检测单元所检测到的超前角，来将作为所述转动部的所述目标转动速度的第一目标转动速度改变为第二目标转动速度。
一种光学设备，包括：步进马达；从动构件，其被配置成由所述步进马达驱动；以及控制装置，用于控制所述步进马达，其中，所述控制装置包括至少一个处理器，所述处理器用作：生成单元，用于生成针对所述步进马达的转动部的转动位置的检测信号；转动速度检测单元，用于检测所述转动部的转动速度；超前角检测单元，用于基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；存储单元，用于存储表示多个轨迹的信息，所述多个轨迹中的各轨迹表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系；目标超前角计算单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角；超前角控制单元，用于将所述超前角控制为所述目标超前角；电压控制单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压；以及切换单元，用于在第一控制状态和第二控制状态之间进行切换，其中，在所述第一控制状态下，所述目标超前角计算单元通过沿着所述多个轨迹中的一个轨迹控制所述超前角来设置目标转动速度，在所述第二控制状态下，所述电压控制单元通过在所述超前角固定的状态下控制所述驱动电压来设置所述目标转动速度，以及所述切换单元根据所述轨迹、所述目标超前角和所述驱动电压，来在所述第一控制状态和所述第二控制状态之间进行切换。
一种光学设备，包括：步进马达；从动构件，其被配置成由所述步进马达驱动；以及控制装置，用于控制所述步进马达，其中，所述控制装置包括至少一个处理器，所述处理器用作：生成单元，用于生成针对所述步进马达的转动部的转动位置的检测信号；转动速度检测单元，用于检测所述转动部的转动速度；超前角检测单元，用于基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；存储单元，用于存储表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系的信息；目标超前角计算单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角；超前角控制单元，用于将所述超前角控制为所述目标超前角；以及电压控制单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压，其中，所述超前角控制单元基于所述目标超前角和所述超前角检测单元所检测到的超前角，来将作为所述转动部的所述目标转动速度的第一目标转动速度改变为第二目标转动速度。
一种控制方法，包括：生成针对步进马达的转动部的转动位置的检测信号；检测所述转动部的转动速度；基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；基于存储单元中所存储的表示多个轨迹的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角，其中所述多个轨迹中的各轨迹表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系；将所述超前角控制为所述目标超前角；基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压；以及在第一控制状态和第二控制状态之间进行切换，其中，控制所述超前角包括：在所述第一控制状态下，通过沿着所述多个轨迹中的一个轨迹控制所述超前角来设置目标转动速度，控制所述驱动电压包括：在所述第二控制状态下，通过在所述超前角固定的状态下控制所述驱动电压来设置所述目标转动速度，以及所述切换包括：根据所述轨迹的斜率的绝对值和所述轨迹的线性度至少之一，来在所述第一控制状态和所述第二控制状态之间进行切换。
一种机器可读的介质，其具有程序，所述程序用于使所述机器执行以下步骤：生成针对步进马达的转动部的转动位置的检测信号；检测所述转动部的转动速度；基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；基于存储单元中所存储的表示多个轨迹的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角，其中所述多个轨迹中的各轨迹表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系；将所述超前角控制为所述目标超前角；基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压；以及在第一控制状态和第二控制状态之间进行切换，其中，控制所述超前角包括：在所述第一控制状态下，通过沿着所述多个轨迹中的一个轨迹控制所述超前角来设置目标转动速度，控制所述驱动电压包括：在所述第二控制状态下，通过在所述超前角固定的状态下控制所述驱动电压来设置所述目标转动速度，以及所述切换包括：根据所述轨迹的斜率的绝对值和所述轨迹的线性度至少之一，来在所述第一控制状态和所述第二控制状态之间进行切换。
一种控制方法，包括以下步骤：生成针对步进马达的转动部的转动位置的检测信号；检测所述转动部的转动速度；基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；基于存储单元中所存储的、表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系的轨迹的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角；将所述超前角控制为所述目标超前角；以及基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压，其中，所述超前角的控制基于所述目标超前角和所检测到的超前角，来将作为所述转动部的所述目标转动速度的第一目标转动速度改变为第二目标转动速度。
一种存储介质，其存储程序，所述程序用于使计算机执行以下步骤：生成针对步进马达的转动部的转动位置的检测信号；检测所述转动部的转动速度；基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；基于存储单元中所存储的表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系的轨迹的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角；将所述超前角控制为所述目标超前角；以及基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压，其中，所述超前角的控制基于所述目标超前角和所检测到的超前角，来将作为所述转动部的所述目标转动速度的第一目标转动速度改变为第二目标转动速度。
通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据主题发明的一个典型实施例的马达控制系统的框图。
图2是示出根据主题发明的一个典型实施例的步进马达单元的结构图。
图3示出根据主题发明的一个典型实施例的来自编码器的信号。
图4示出根据主题发明的一个典型实施例的超前角和转动速度之间的关系。
图5示出根据主题发明的一个典型实施例的各驱动电压处的超前角和转动速度之间的关系。
图6是示出根据主题发明的典型实施例的控制方法的流程图。
图7示出根据主题发明的典型实施例的控制状态。
图8是示出根据主题发明的一个或多个典型实施例的超前角控制和电压反馈控制的流程图。
图9A、9B、9C和9D示出根据主题发明的典型实施例的超前角控制。
图10示出根据主题发明典型的实施例的基于电压反馈的速度控制。
图11示出根据主题发明的一个或多个典型实施例的表示超前角和转动速度之间的关系的近似表达式。
图12示出根据主题发明典型实施例的表示各驱动电压处的超前角和速度之间的关系的近似表达式。
图13是示出根据主题发明的典型实施例的控制方法的流程图。
图14A和14B示出根据主题发明的典型实施例的控制方法。
图15是示出根据主题发明的典型实施例的超前角控制和电压反馈控制的流程图。
图16A和16B示出根据主题发明的典型实施例的超前角控制。
具体实施方式
以下将参考附图来详细说明本发明的典型实施例。
将说明第一典型实施例。如果在控制步进马达的转动时超前角增大，则针对步进马达的转动速度的可控制性下降并且针对负荷变化的容忍度下降。这导致步进马达的速度的不稳定状态。为了避免该问题，通过使用日本特开2015-23703所论述的控制装置，可以利用小的超前角进行向电压控制的转变。然而，即使进行了该转变，在确定了要施加至步进马达的电压的上限的情况下，也不能获得足够的动态范围。另一方面，在日本专利6004830所论述的控制装置中，在基于由于诸如温度和姿势差异等的负荷变化因而超前角和速度之间的关系崩溃时的电压来切换近似表达式的情况下，可控制性下降。因此，在本典型实施例中，将说明用于使得能够在确保动态范围的同时进行平滑的加速和减速的控制装置、光学设备、控制方法和程序。首先，将参考图1来说明根据本发明第一典型实施例的马达控制系统的结构。图1是示出根据本典型实施例的马达控制系统10的框图。马达控制系统10包括控制装置100和步进马达单元120。控制装置100控制步进马达单元120。
控制装置100在检测步进马达(马达)101的转动位置的同时，控制步进马达101的转动。控制装置100具有通过使用依赖于步进马达101的转动速度的超前角数据来控制超前角的功能、以及基于驱动电压来控制步进马达101的速度的功能。
步进马达单元120包括步进马达101、转子轴102、脉冲板105以及光遮断器(PI)103和104。步进马达单元120具有位置检测功能。在本典型实施例中，说明编码器作为示例。在该编码器中，脉冲板105设置在步进马达单元120中所设置的步进马达101的转子轴102处。步进马达101驱动从动构件122。从动构件122例如是镜头单元或摄像设备中所设置的透镜。在这种情况下，在步进马达101转动时，用作从动构件122的透镜在光轴方向上移动。然而，本典型实施例不限于该示例。步进马达101还可以驱动除透镜以外的从动构件。
图2是示出步进马达单元120的结构图。脉冲板105是以明区域和暗区域之间的比率为50:50的方式设计的。两个PI 103和104各自安装至步进马达101中的机械设计位置。在图2所示的状态中，转子轴102的N区域与脉冲板105的“明”区域一致，并且转子轴102的S区域与脉冲板105的“暗”区域一致。通过将PI 103和104与脉冲板105组合来配置两相编码器。在上述结构中，随着转子轴102的转动，脉冲板105改变PI 103和104的明输出信号和暗输出信号，由此生成两相的矩形信号(信号301和302)。图3示出编码器的信号(信号301和302各自是来自编码器的二值化信号)。
如图1所示，控制装置100包括比较器106、编码器电路107、中央处理单元(CPU)108、正弦波发生器109、脉冲宽度调制(PWM)发生器111、马达驱动器112和存储器(存储单元)121。比较器106接收从PI 103和104各自输出的模拟信号，并且根据所设置的阈值电压来将图3所示的两相的二值信号301和302输出至后续阶段。因而，比较器106用作如下的单元，其中该单元用于生成针对安装至步进马达101的转动部(转子)的转子轴102的转动位置的检测信号。将通过对来自PI 103和104各自的信号进行二值化所获得的信号输出至编码器电路107。
编码器电路107获取信号的上升和下降各自的定时。此外，与该定时同步地，编码器电路107进行步进马达101的位置计数和信号周期计数。编码器电路107还可以在信号输入定时对CPU 108进行中断处理。CPU 108具有执行预先存储的程序的功能，并且根据编码器电路107所进行的中断处理来顺次执行该程序。
在本典型实施例中，CPU 108具有转动速度检测单元108a、超前角检测单元108b、目标超前角计算单元108c、超前角控制单元108d、电压控制单元108e和切换单元108f，即CPU 108具有这些单元各自的功能。转动速度检测单元108a检测转动部(转子)的转动速度。超前角检测单元108b基于比较器106所生成的检测信号和控制波形(控制信号)来检测超前角。目标超前角计算单元108c基于存储器121中所存储的、表示各驱动电压处的超前角和转动速度之间的关系的信息(超前角-速度特性曲线)，来计算依赖于转动部的目标转动速度的目标超前角。超前角控制单元108d将超前角控制成目标超前角。电压控制单元108e基于存储器121中所存储的信息来控制步进马达101的驱动电压，以使得转动部的目标转动速度和所检测到的转动速度之间的偏差能够落在预定范围内。此外，电压控制单元108e基于存储器121中所存储的信息、转动部的转动速度和目标转动速度来控制驱动电压。
CPU 108还经由总线110控制编码器电路107、正弦波发生器109和PWM发生器111。正弦波发生器109根据来自CPU 108的指示，利用与正弦波的一个周期相对应的分辨率来向PWM发生器111输出PWM值。PWM发生器111根据该PWM值生成PWM信号，并且将该PWM信号输出至马达驱动器112。马达驱动器112放大该PWM信号，并且将放大后的PWM信号输出至步进马达单元120(步进马达101)。
马达驱动器112根据PWM的DUTY(占空)比(％)来控制输出电压，并且将采用正弦波形式的电压信号有效地施加至步进马达单元120的线圈(A相线圈113和B相线圈114)。为了简化说明，将要施加至线圈的电压作为正弦波来处理。通过施加采用正弦波形式的电压信号来控制步进马达101的转动速度。这样，组合的CPU 108、正弦波发生器109、PWM发生器111和马达驱动器112用作马达控制单元，其中该马达控制单元用于在依赖于转子轴102的检测信号的定时控制步进马达101的转动速度。
步进马达101中所包括的A相线圈113和B相线圈114从马达驱动器112接收采用正弦波形式的电压信号。A相线圈113和B相线圈114针对后续阶段的定子A+115、定子A-116、定子B+117和定子B-118，生成四种相位的不同的正弦波电压。假定向A相线圈113输出正弦波并且向B相线圈114输出余弦波。在这种情况下，如果B相是相对于A相提前90度的波形，则步进马达101(转子轴102)正向转动。相反，如果向B相输出相对于A相滞后90度的波形，则步进马达101反向转动。
将说明转子磁体(转子)119与编码器的脉冲板105以脉冲板105的明暗相位与转子磁体(转子)119的磁化相位一致的方式彼此安装的情况。如果转子磁体119的磁化相位和编码器的脉冲板的明暗相位之间的相位偏移量是已知的，则可以考虑到该相位偏移量来进行同等控制。
接着，将参考图4和图5来说明步进马达101的超前角和转动速度之间的关系。图4示出预定驱动电压处的步进马达101的超前角和转动速度之间的关系。图5示出各驱动电压处的步进马达101的超前角和转动速度之间的关系。在图4和图5各自中，横轴表示超前角θ[deg]，并且纵轴表示转动速度S[pps]。在下文，可以将图4或图5的曲线图上的表示超前角和速度之间的关系的轨迹称为超前角-速度特性曲线。
如图4和图5所示，在超前角减小时(沿图4和图5的向左的方向)，驱动速度(转动速度)减小。另一方面，在超前角增大时(沿图4和图5的向右的方向)，驱动速度(转动速度)增大。然而，在超前角超过预定超前角时，驱动速度(转动速度)减小。可以测量表示超前角和速度之间的对应关系的这种相关信息(超前角-速度数据)并将该相关信息作为表存储在控制装置100中。由此，即使在指定了任意速度并基于所指定的速度进行驱动的情况下，也可以计算出作为目标的超前角值。在本典型实施例中，如图5所示，将各自与各电压(电压V0和V1)相对应的多个超前角-速度数据存储作为多个表数据。然后，根据要作为目标的转动速度S(目标速度)和要作为目标的超前角θ(目标超前角)来选择表数据。如图5所示，对于相同的超前角，电压越高，转动速度越高。
接着，将参考图6和图7来说明本典型实施例中的控制装置100的操作(控制方法)。图6是示出本典型实施例中的控制方法的流程图。主要由控制装置100的CPU 108执行图6的各步骤。图7示出本典型实施例中的控制状态。
在本典型实施例中，如图7所示，控制状态包括状态0(第一控制状态)、状态1(第二控制状态)和状态2(第一控制状态)。状态0(第一控制状态)是如下的状态：通过沿着电压V0的超前角-速度特性曲线控制超前角来设置目标速度S。状态1(第二控制状态)是如下的状态：通过在使超前角固定为θ1的情况下控制电压，将目标速度S设置成直到SB为止。状态2(第一控制状态)是如下的状态：通过沿着电压V1的超前角-速度特性曲线控制超前角来设置目标速度S。CPU 108内的切换单元108f进行这些控制状态之间的切换。切换单元108f根据以下要说明的速度的变化率α以及转动速度S来在各状态之间切换。
首先，在图6的步骤S601中，CPU 108进行用于从步进马达101的停止状态向驱动状态转变的初始化处理。这里，由于步进马达101停止，因此将作为前次控制时的目标速度的备份速度S'设置为0，将控制状态设置为状态0，并且将驱动电压设置为稳定驱动电压V。
接着，在步骤S602中，CPU 108设置作为要用作目标的转动速度的目标速度S。随后，在步骤S603中，基于存储器(存储单元)121中所存储的超前角-速度数据，CPU 108计算当前设置的稳定驱动电压V和目标超前角θ处的、速度的变化率α(即，相对于超前角的变化的转动速度的变化、并且还可被称为轨迹的斜率)。
进行步骤S604～步骤S613的处理，以根据控制状态(状态0～2)来设置稳定驱动电压V和目标超前角θ。稳定驱动电压V是在以下要说明的速度反馈控制中用于按预定目标速度驱动步进马达101的稳定驱动电压。
首先，在步骤S604中，CPU 108判断当前的控制状态。如果CPU 108判断为当前的控制状态是状态0(第一控制状态)，则操作进入步骤S605。在步骤S605中，CPU 108判断超前角-速度数据的变化率α的状态。换句话说，CPU 108判断变化率α是否小于阈值α_th1。如果变化率α等于或大于阈值α_th1(步骤S605中为“否”)，则操作进入步骤S608。这样使针对状态0的第一控制切换为针对状态1的第二控制。另一方面，如果变化率α小于阈值α_th1(步骤S605中为“是”)，则操作进入步骤S606。除上述的基于阈值的判断外，CPU 108还可以以如下方式进行控制：如果最新的变化率α和上一变化率α'之间的变化小于预定值X，则操作进入步骤S606。在步骤S606中，CPU 108进行针对状态0的处理，即CPU 108将稳定驱动电压V设置成V0，并且基于作为表数据所存储的与电压V0有关的超前角-速度数据来设置目标超前角θ。
如果在步骤S604中CPU 108判断为当前的控制状态是状态1(第二控制状态)，则操作进入步骤S607。在步骤S607中，CPU 108判断目标速度S是否大于速度SA。在本典型实施例中，速度SA是作为表数据的与电压V0有关的超前角-速度数据上的预定速度。速度SA与状态0被切换为状态1时的目标速度S相对应。如果目标速度S等于或小于速度SA(步骤S607中为“否”)，则操作进入步骤S605。由此，针对状态1的第二控制被切换为针对状态0的第一控制。
另一方面，如果目标速度S大于速度SA(步骤S607中为“是”)，则操作进入步骤S608。在步骤S608中，CPU 108判断目标速度S是否等于或小于速度SB。在本典型实施例中，速度SB是作为表数据的与电压V1有关的超前角-速度数据上的速度。速度SB与状态1被切换为状态2的目标速度S相对应。如果目标速度S大于速度SB(步骤S608中为“否”)，则操作进入步骤S613。由此，针对状态1的第二控制被切换为针对状态2的第一控制。另一方面，如果目标速度S等于或小于速度SB(步骤S608中为“是”)，则操作进入步骤S609。在步骤S609中，CPU108进行针对状态1的处理。具体地，CPU 108将目标超前角θ设置为作为将状态0切换为状态1时的超前角的超前角θ1(即，当前超前角)，然后基于目标速度S和状态1的表数据来设置稳定驱动电压V。状态1的表数据是预先存储的表示在超前角固定为θ1的状态下的目标速度S和稳定驱动电压V之间的关系的表数据。在目标速度S和实际驱动速度之间发生由于负荷变化而引起的差的情况下，进行以下要说明的步骤S614的电压反馈控制，以使驱动速度接近目标速度S。超前角θ1是在电压V0处转动速度达到速度SA时的角度。
如果在步骤S604中CPU 108判断为当前的控制状态是状态2(第一控制状态)，则操作进入步骤S610。在步骤S610中，CPU 108判断目标速度S是否大于速度SB。如果目标速度S等于或小于速度SB(步骤S610中为“否”)，则操作进入步骤S607。由此，针对状态2的第一控制被切换为针对状态1的第二控制。另一方面，如果目标速度S大于速度SB(步骤S610中为“是”)，则操作进入步骤S611。在步骤S611中，CPU 108判断目标速度S是否大于限制阈值S_Limit。如果目标速度S大于限制阈值S_Limit(步骤S611中为“是”)，则操作进入步骤S612。在步骤S612中，CPU 108将目标速度S设置为限制阈值S_Limit，即，CPU 108进行限制处理，并且操作进入步骤S613。另一方面，如果目标速度S等于或小于限制阈值S_Limit(步骤S611中为“否”)，则操作进入步骤S613。在步骤S613中，CPU 108进行针对状态2的处理。具体地，CPU 108将稳定驱动电压V设置成V1，并且基于作为图7所示的表数据所存储的与电压V1有关的超前角-速度数据来设置目标超前角θ。
在步骤S606、步骤S609和步骤S613中的任何步骤完成时，操作进入步骤S614。在步骤S614中，CPU 108进行超前角控制和速度反馈控制的并行处理，由此将步进马达101的转动速度控制为目标速度S。以下将说明超前角控制和速度反馈控制的并行处理。
接着，在步骤S615中，CPU 108进行控制数据备份处理。换句话说，CPU 108将目标速度S作为S'并且目标超前角θ作为存储到存储单元中，并且操作进入步骤S616。在步骤S616中，CPU 108判断是否接收到停止指示。如果CPU 108判断为没有接收到停止指示(步骤S616中为“否”)，则操作返回至步骤S601，并且重复这一系列步骤。另一方面，如果接收到停止指示(步骤S616中为“是”)，则CPU 108使步进马达101停止。
接着，将参考图8来详细说明超前角控制和速度反馈控制的并行处理(步骤S614)。图8是示出超前角控制和速度反馈控制的流程图。主要由控制装置100的CPU 108执行图8的各步骤。
首先，在步骤S801中，CPU 108通过与从编码器电路107获得的编码器的中断信号同步地检测步进马达101的转动位置，来计算相位滞后角ω。所计算出的相位滞后角ω是由于诸如正转动的步进马达101的反电动势等的因素而发生的。
接着，在步骤S802中，CPU 108与编码器的中断信号同步地计算步进马达101的控制超前角。在本典型实施例中，CPU 108计算相位滞后角ω和目标超前角θ之间的相位差ω-θ作为控制超前角。随后，在步骤S803中，CPU 108与编码器的中断信号同步地控制驱动波形以实现目标超前角θ。换句话说，CPU 108通过控制驱动波形以补偿相位差ω-θ，来进行超前角控制以维持目标超前角θ的状态。具体地，CPU 108控制正弦波发生器109的波形相位，以使控制波形的相位在编码器的下一中断信号的生成定时之前提前了相位差ω-θ。这样，CPU108(超前角控制单元108d)在依赖于针对转子的转动位置的检测信号的定时将控制波形的超前角控制为目标超前角。
这里，将参考图9A、9B、9C和9D来说明图8的步骤S803中的超前角控制的示例。图9A、9B、9C和9D示出超前角控制。图9A示出安装至步进马达101的转子轴102的编码器的信号的输出波形。CPU 108在编码器的明/暗或者明/暗切换的定时进行针对驱动波形的相位检测和相位控制。图9B示出在超前角为0度的情况下的驱动波形的示例。图9C示出基于开环控制的驱动波形的示例。图9C示出与图9B的驱动波形相比在相位中发生的延迟。图9D示出在图9C的开环控制被切换为超前角控制的情况下的驱动波形。
图9B的波形表示无电流延迟的理想驱动波形(超前角为0度)。图9C所示的波形表示开环控制中的驱动波形。根据图9C的波形，在图9A的从明向暗切换的定时In发生相位滞后Cn，并且在1/4周期之后的定时In+1发生相位滞后Cn+1。如图9D所示，在定时In处开环控制被切换为超前角控制的情况下，CPU 108控制该控制波形的周期，使得控制波形在1/4周期(In+1)之后变为目标相位。例如，如果目标相位为超前角0度，则CPU 108进行控制以在与1/4周期相对应的时间段内改变控制波形的周期，使得相位滞后Dn+1变为0度。如果紧挨在定时Tn之后控制波形的相位提前，则该波形变得不连续，这样引起诸如马达的振动、异常噪声或失步等的问题。因此，在该示例中，CPU 108控制该控制波形的周期，由此进行控制以在预定时间段(例如，没有发生问题的1/4周期)内使相位对准。在本典型实施例中，参考图9A、9B、9C和9D，通过使用进行超前角控制以使超前角为0度的情况作为示例说明了超前角控制。然而，在进行超前角控制以得到仅剩余相位滞后δ的状态的情况下，可以使用超前角δ来进行超前角控制。
在图8的步骤S804和步骤S805中，CPU 108与上述的超前角控制同时(并行地)，执行基于电压反馈(速度反馈控制)的速度控制，由此将步进马达101的转动速度控制为速度S。具体地，首先，在步骤S804中，CPU 108(与编码器的中断信号同步地)测量编码器的中断信号之间的检测间隔，由此计算步进马达101的转动速度。这样，CPU 108(转动速度检测单元108a)按针对步进马达101的转动位置的检测信号的生成周期检测转子的转动速度。随后，在步骤S805中，CPU 108与编码器的中断信号同步地控制驱动电压，使得步进马达101的转动速度变为速度S。换句话说，CPU 108通过将步骤S804中计算出的转动速度和目标速度S之间的偏差量反映在驱动电压中来控制步进马达101的转动速度。如上所述，超前角控制和驱动速度的反馈控制是与编码器的中断信号同步地进行的。
这里，将参考图10来说明基于电压反馈的速度控制。图10示出基于电压反馈的速度控制。假定按预定目标速度S驱动步进马达101时的稳定驱动电压为稳定驱动电压V。稳定驱动电压V是作为CPU 108所设置的驱动电压的控制范围的中间值(上限电压Va和下限电压Vb之间的中央)的稳定驱动电压。CPU 108通过以稳定驱动电压V为中心对电压进行微调整来进行控制，使得目标速度S和当前转动速度之间的偏差接近0。
CPU 108基于所提取的数学表达式数据来计算依赖于目标速度的超前角值。在CPU108进行超前角控制以实现所计算出的超前角的情况下，步进马达101以稳定驱动电压V0按接近目标速度的速度转动。在该处理中，CPU 108在图8的步骤S804中计算步进马达101的实际驱动速度(转动速度)，并且如果在实际驱动速度和目标速度之间存在偏差，则CPU 108通过在步骤S805中控制驱动电压来控制驱动速度。这样，基于与存储器121中所存储的超前角-速度数据相对应的数学表达式数据，CPU 108(电压控制单元108e)控制驱动电压，使得速度S和在步骤S804中计算出的转动速度之间的偏差落在预定阈值范围内。
在进行基于驱动电压的步进马达101的速度控制的情况下，由于诸如系统的电力设计等的原因，针对驱动电压设置限制范围。在图10所示的示例中，针对驱动电压设置上限电压Va和下限电压Vb。CPU 108在使驱动电压在上限电压Va和下限电压Vb之间改变的同时，控制步进马达101以实现目标速度。
在本典型实施例中，电压控制单元108e基于存储器121中所存储的信息(表示超前角和转动速度之间的关系的信息)、转子的转动速度和目标转动速度，来控制驱动电压。优选地，表示超前角和转动速度之间的关系的信息是各自表示各驱动电压处(使用驱动电压作为参数)的超前角和转动速度之间的关系的多个轨迹。更优选地，在第一控制状态(状态0或状态2)中，超前角控制单元108d通过沿着多个轨迹中的一个轨迹控制超前角来设置目标转动速度。此外，在第二控制状态(状态1)中，电压控制单元108e通过在超前角固定的状态下控制驱动电压来设置目标转动速度。更优选地，第一控制状态是轨迹的斜率的绝对值(相对于超前角的变化的转动速度的变化、即变化率α)大于第一预定值的控制状态，并且第二控制状态是轨迹的斜率的绝对值不大于第一预定值的控制状态。
这样，一起使用超前角控制和基于电压的速度控制，本典型实施例的控制装置100可以在实现通过开环控制无法实现的高速驱动的同时，基于任意速度来进行速度控制。此外，由于环境温度和个体差异的不均匀也可以被吸收在电压控制范围内，因此可以进行在仅使用基于实际测量的超前角-速度数据的情况下无法实现的高度精确的速度控制。
接着，将说明本发明的第二典型实施例。在第一典型实施例中，将超前角-速度数据作为表存储在存储器(存储单元)121中，但在该结构中，数据量可能会变大。因此，在本典型实施例的控制装置100中，存储器121预先存储有限的速度范围中的超前角-速度数据，并且CPU 108通过使用存储器121中所存储的超前角-速度数据来计算目标超前角。这种结构可以减少目标超前角的计算所要使用的数据量。在本典型实施例中，将不说明与第一典型实施例中的结构和操作相同的结构和操作。
图11示出本典型实施例中的步进马达101的超前角和转动速度之间的关系的近似表达式。在本典型实施例中，对于图4所示的超前角-速度数据，如图11所示进行线性近似，并且如以下的表达式(1)所示，使用常数a和b来将转动速度S和超前角θ之间的关系数学式化。
S＝aθ+b...(1)
具体地，在可控制的驱动速度的范围内，对超前角-速度特性曲线中的平均变化率高且处于线性度相对较高的区域中的超前角-速度数据进行线性近似。针对各电压存储通过该计算所获得的结果。然后，CPU 108(超前角计算单元)计算依赖于速度S的控制波形的超前角值作为目标超前角。该超前角值是基于相关信息来计算的，其中该相关信息表示步进马达101的转动速度的预定范围中的超前角和转动速度之间的对应关系、并且预先存储在存储器121中。
图12示出针对图5的各驱动电压处的超前角-速度数据所进行的线性近似的示例。在存储仅一个超前角-速度数据的情况下，如图11所示，可控制的驱动速度和可设置的超前角受到限制。然而，如图12所示，可以通过组合针对变化的驱动电压的超前角-速度数据的多个近似表达式来扩大速度的动态范围。换句话说，根据本典型实施例的控制装置100，即使电压在保持预定超前角固定的情况下改变、或者即使超前角在保持预定电压固定的情况下改变，也可以控制驱动速度。
接着，将参考图13以及图14A和14B来说明本典型实施例中的控制装置100的操作(控制方法)。图13是示出本典型实施例中的控制方法的流程图。主要由控制装置100的CPU108执行图13的各步骤。图14A和14B示出本典型实施例中的控制方法。图14A示出转动速度S和稳定驱动电压V之间的关系，并且图14B示出超前角θ和转动速度S之间的关系。
首先，在步骤S1301中，CPU 108设置目标速度S。随后，在步骤S1302～步骤S1306中，CPU 108根据图14A和14B来确定稳定驱动电压V和目标超前角θ。稳定驱动电压V是在速度反馈控制中用于按预定目标速度驱动步进马达101的稳定驱动电压。
在步骤S1302中，CPU 108判断目标速度S是否小于速度S0。如果目标速度S小于速度S0(步骤S1302中为“是”)，则操作进入步骤S1303。在步骤S1303中，CPU 108根据图14A，将稳定驱动电压V设置为V0。CPU 108还根据图14B，基于直线S＝a0θ+b0来设置目标超前角θ。
另一方面，如果目标速度为速度S0以上(步骤S1302中为“否”)，则操作进入步骤S1304。在步骤S1304中，CPU 108判断目标速度S是否小于速度S1(S0<S1)。如果目标速度S小于速度S1(步骤S1304中为“是”)，则操作进入步骤S1305。在步骤S1305中，CPU 108根据图14A，基于V＝pS+q来设置稳定驱动电压V。CPU 108还根据图14B，将目标超前角θ设置为超前角θ1。
另一方面，如果目标速度S为速度S1以上(步骤S1304中为“否”)，则操作进入步骤S1306。在步骤S1306中，CPU 108根据图14A，将稳定驱动电压V设置为V1。CPU 108还根据图14B，基于直线S＝a1θ+b1来设置目标超前角θ。
如上所述，CPU 108根据图14A和14B各自所示的关系，在目标速度S小于速度S0、或者不小于速度S1的情况下，通过在稳定驱动电压固定的状态下改变超前角来改变速度。另一方面，在目标速度S在速度S0和速度S1之间(包括端点)的情况下，CPU 108通过在超前角固定的情况下改变稳定驱动电压来改变速度。基于平均变化率，将超前角-速度数据的近似直线存储在连接至CPU 108的存储器121中。具体地，存储平均变化率大于预定值的部分作为近似直线。换句话说，如果超前角-速度数据的平均变化率小，则通过在将目标超前角θ固定为θ1的状态下改变稳定驱动电压来控制步进马达101的转动速度。之后，调整稳定驱动电压V，并且在目标速度达到S＝a1θ+b1上的速度S1的情况下，通过在使稳定驱动电压固定为V1的状态下调整超前角来控制步进马达101的转动速度。
在步骤S1303、步骤S1305和步骤S1306中的任意步骤完成时，操作进入步骤S1307。在步骤S1307中，CPU 108进行超前角控制和速度反馈控制的并行处理，由此将步进马达101的转动速度控制为目标速度S。步骤S1307与参考图8所述的第一典型实施例的步骤S614相同，因此将不说明该步骤。随后，在步骤S1308中，CPU 108判断是否接收到停止指示。如果CPU 108判断为没有接收到停止指示(步骤S1308中为“否”)，则操作返回至步骤S1301，并且重复这一系列步骤。另一方面，如果接收到停止指示(步骤S1308中为“是”)，则CPU 108使步进马达101停止。
在本典型实施例中，第一控制状态是轨迹的线性度小于第二预定值的控制，并且第二控制状态是轨迹的线性度大于第二预定值的控制状态。优选地，存储器121将多个轨迹中的各个轨迹存储作为多个近似表达式中的各个近似表达式。更优选地，存储器121将多个轨迹中的各个轨迹存储作为多个线性近似表达式中的各个线性近似表达式。
接着，将说明本发明的第三典型实施例。在本典型实施例中，将省略与第一典型实施例的操作相同的操作。
如果在步进马达的超前角逐渐改变的同时速度改变，则达到目标超前角需要一些时间。在这种情况下，超前角逐渐地改变并且速度也相应地逐渐改变。然而，在使用采用超前角控制和电压控制的系统来使马达加速的情况下，如果电压控制的目标速度根据目标超前角而改变，则控制对象的速度状态不稳定。这样相对于目标速度引起过冲。结果，发生驱动噪声和可控制性的劣化。在本典型实施例中，将说明用于减少过冲的发生的步进马达的控制装置。
首先，将参考图15来说明本典型实施例中的超前角控制和速度反馈控制的并行处理(步骤S614)。图15是示出超前角控制和速度反馈控制的流程图。主要由控制装置100的CPU 108执行图15的各步骤。
首先，在步骤S1501中，CPU 108通过与从编码器电路107获得的编码器的中断信号同步地检测步进马达101的转动位置，来计算相位滞后角ω。所计算出的相位滞后角ω是由于正在转动的步进马达101的反电动势等的因素而发生的。
接着，在步骤S1502中，CPU 108计算表示目标超前角θ和相位滞后角ω之间的差的绝对值Δ。随后，在步骤S1503中，CPU 108判断差绝对值Δ是否大于预定值ΔTh。CPU 108还判断当前状态是否是状态1(第二控制状态)以外的控制状态。如果差绝对值Δ大于预定值ΔTh、或者如果控制状态是状态1以外的控制状态(步骤S1503中为“是”)，则处理进入步骤S1504。
在步骤S1504中，CPU 108计算与相位滞后角ω相对应的步进马达101的转动速度(速度U)。速度U可以是根据图7所示的作为表数据存储在存储器121中的超前角-速度数据、通过参考与相位滞后角ω相对应的转动速度所确定的。接着，在步骤S1505中，CPU 108将速度U(第二目标转动速度)设置为速度反馈控制的目标速度Vtarg。如果在步骤S1503中差绝对值Δ大于预定值ΔTh，则可以通过降低速度反馈的伺服增益来使应答衰减。
另一方面，如果差绝对值Δ等于或小于预定值ΔTh、并且控制状态是状态1(步骤S1503中为“否”)，则处理进入步骤S1506。在步骤S1506中，CPU 108将速度S(第一目标转动速度)设置为速度反馈控制的目标速度Vtarg。
后续的步骤S1507～步骤S1509与图8中的步骤S802～步骤S804相同。在步骤S1510中，与编码器的遮断信号同步地，CPU 108控制驱动电压，使得步进马达101的转动速度变为目标速度Vtarg。换句话说，CPU 108通过将步骤S1509中计算出的转动速度与目标速度Vtarg之间的偏差量反映在驱动电压中来控制步进马达101的转动速度。根据本典型实施例，通过重复执行图15所示的流程图中的处理，可以根据达到目标超前角θ的过程中的超前角α的变化来逐渐地改变针对速度反馈处理所设置的目标速度Vtarg。
图16A和16B示出本典型实施例中的超前角控制。图16A示出时间和超前角之间的关系。横轴表示时间，并且纵轴表示超前角。在如利用虚线1101所示、目标超前角θ在时间t0处改变的情况下，所检测到的相位滞后角ω如利用实线1100所示改变，从而达到目标超前角θ。图16B示出上述的超前角和速度之间的关系。通过使用图16B所示的表数据，可以在上述的图15的步骤S1504中计算与相位滞后角ω相对应的步进马达101的转动速度(速度U)。通过参考图16B的表数据，根据超前角的变化来确定步进马达101的转动速度(速度U0～速度Ut)。使用所确定的转动速度作为目标速度Vtarg来进行速度反馈控制。这样使得可以实现稳定控制，诸如用于防止控制对象的速度过冲目标速度的控制等。
在本典型实施例中，超前角控制单元108d基于目标超前角和超前角检测单元108b所检测到的超前角，来将作为转子的目标转动速度的第一目标转动速度(速度S)改变为第二目标转动速度(速度U)。优选地，在目标超前角和超前角检测单元108b所检测到的超前角之间的差大于第三预定值的情况下，超前角控制单元108d将第一目标转动速度改变为第二目标转动速度。另一方面，在该差小于第三预定值的情况下，超前角控制单元108d将第一目标转动速度设置为第二目标转动速度。更优选地，在目标超前角和超前角检测单元108b所检测到的超前角之间的差大于第三预定值的情况下，电压控制单元108e再次使反馈增益衰减。此外，优选地，超前角控制单元108d在检测到检测信号的定时设置第二目标转动速度。
其它实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (20)

1.一种控制装置，包括：
至少一个处理器，其用作：
生成单元，用于生成针对步进马达的转动部的转动位置的检测信号；
转动速度检测单元，用于检测所述转动部的转动速度；
超前角检测单元，用于基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；
存储单元，用于存储表示多个轨迹的信息，所述多个轨迹中的各轨迹表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系；
目标超前角计算单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角；
超前角控制单元，用于将所述超前角控制为所述目标超前角；
电压控制单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压；以及
切换单元，用于在第一控制状态和第二控制状态之间进行切换，
其中，在所述第一控制状态下，所述目标超前角计算单元通过沿着所述多个轨迹中的一个轨迹控制所述超前角来设置目标转动速度，
在所述第二控制状态下，所述电压控制单元通过在所述超前角固定的状态下控制所述驱动电压来设置所述目标转动速度，以及
所述切换单元根据所述轨迹、所述目标超前角和所述驱动电压，来在所述第一控制状态和所述第二控制状态之间进行切换。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，在所述第二控制状态下，所述电压控制单元基于所述存储单元中所存储的信息、所述转动部的转动速度和所述目标转动速度，来控制所述驱动电压。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，在所述第二控制状态下，所述电压控制单元控制所述驱动电压，以使得所述转动部的所述目标转动速度和所检测到的转动速度之间的偏差能够落在预定范围内。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
所述第一控制状态是所述轨迹的斜率的绝对值大于第一预定值的控制状态，以及
所述第二控制状态是所述轨迹的斜率的绝对值小于所述第一预定值的控制状态。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
所述第一控制状态是所述轨迹的线性度小于第二预定值的控制状态，以及
所述第二控制状态是所述轨迹的线性度大于所述第二预定值的控制状态。
6.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述存储单元将所述多个轨迹中的各轨迹存储为多个近似表达式中的各近似表达式。
7.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述转动速度检测单元按所述生成单元生成所述检测信号的周期，检测所述转动部的转动速度。
8.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述处理器包括电路。
9.一种控制装置，包括：
至少一个处理器，其用作：
生成单元，用于生成针对步进马达的转动部的转动位置的检测信号；
转动速度检测单元，用于检测所述转动部的转动速度；
超前角检测单元，用于基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；
存储单元，用于存储表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系的信息；
目标超前角计算单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角；
超前角控制单元，用于将所述超前角控制为所述目标超前角；以及
电压控制单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压，
其中，所述超前角控制单元基于所述目标超前角和所述超前角检测单元所检测到的超前角，来将作为所述转动部的所述目标转动速度的第一目标转动速度改变为第二目标转动速度。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其中，
在所述目标超前角和所述超前角检测单元所检测到的超前角之间的差大于第三预定值的情况下，所述超前角控制单元将所述第一目标转动速度改变为所述第二目标转动速度，以及
在所述差小于所述第三预定值的情况下，所述超前角控制单元将所述第一目标转动速度设置为所述第二目标转动速度。
11.根据权利要求10所述的控制装置，其中，在所述目标超前角和所述超前角检测单元所检测到的超前角之间的差大于所述第三预定值的情况下，所述电压控制单元使反馈增益衰减。
12.根据权利要求10所述的控制装置，其中，所述超前角控制单元在检测到所述检测信号的定时，设置所述第二目标转动速度。
13.根据权利要求9所述的控制装置，其中，
表示所述超前角和所述转动速度之间的关系的信息表示多个轨迹，
在第一控制状态下，所述超前角控制单元通过沿着所述多个轨迹中的一个轨迹控制所述超前角来设置目标转动速度，以及
在第二控制状态下，所述电压控制单元通过在所述超前角固定的状态下控制所述驱动电压来设置所述目标转动速度。
14.根据权利要求13所述的控制装置，其中，还包括切换单元，所述切换单元用于根据所述轨迹、所述目标超前角和所述驱动电压，来在所述第一控制状态和所述第二控制状态之间进行切换。
15.一种光学设备，包括：
步进马达；
从动构件，其被配置成由所述步进马达驱动；以及
控制装置，用于控制所述步进马达，
其中，所述控制装置包括至少一个处理器，所述处理器用作：
生成单元，用于生成针对所述步进马达的转动部的转动位置的检测信号；
转动速度检测单元，用于检测所述转动部的转动速度；
超前角检测单元，用于基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；
存储单元，用于存储表示多个轨迹的信息，所述多个轨迹中的各轨迹表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系；
目标超前角计算单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角；
超前角控制单元，用于将所述超前角控制为所述目标超前角；
电压控制单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压；以及
切换单元，用于在第一控制状态和第二控制状态之间进行切换，
其中，在所述第一控制状态下，所述目标超前角计算单元通过沿着所述多个轨迹中的一个轨迹控制所述超前角来设置目标转动速度，
在所述第二控制状态下，所述电压控制单元通过在所述超前角固定的状态下控制所述驱动电压来设置所述目标转动速度，以及
所述切换单元根据所述轨迹、所述目标超前角和所述驱动电压，来在所述第一控制状态和所述第二控制状态之间进行切换。
16.一种光学设备，包括：
步进马达；
从动构件，其被配置成由所述步进马达驱动；以及
控制装置，用于控制所述步进马达，
其中，所述控制装置包括至少一个处理器，所述处理器用作：
生成单元，用于生成针对所述步进马达的转动部的转动位置的检测信号；
转动速度检测单元，用于检测所述转动部的转动速度；
超前角检测单元，用于基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；
存储单元，用于存储表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系的信息；
目标超前角计算单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角；
超前角控制单元，用于将所述超前角控制为所述目标超前角；以及
电压控制单元，用于基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压，
其中，所述超前角控制单元基于所述目标超前角和所述超前角检测单元所检测到的超前角，来将作为所述转动部的所述目标转动速度的第一目标转动速度改变为第二目标转动速度。
17.一种控制方法，包括：
生成针对步进马达的转动部的转动位置的检测信号；
检测所述转动部的转动速度；
基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；
基于存储单元中所存储的表示多个轨迹的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角，其中所述多个轨迹中的各轨迹表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系；
将所述超前角控制为所述目标超前角；
基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压；以及
在第一控制状态和第二控制状态之间进行切换，
其中，控制所述超前角包括：在所述第一控制状态下，通过沿着所述多个轨迹中的一个轨迹控制所述超前角来设置目标转动速度，
控制所述驱动电压包括：在所述第二控制状态下，通过在所述超前角固定的状态下控制所述驱动电压来设置所述目标转动速度，以及
所述切换包括：根据所述轨迹的斜率的绝对值和所述轨迹的线性度至少之一，来在所述第一控制状态和所述第二控制状态之间进行切换。
18.一种机器可读的介质，其具有程序，所述程序用于使所述机器执行以下步骤：
生成针对步进马达的转动部的转动位置的检测信号；
检测所述转动部的转动速度；
基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；
基于存储单元中所存储的表示多个轨迹的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角，其中所述多个轨迹中的各轨迹表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系；
将所述超前角控制为所述目标超前角；
基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压；以及
在第一控制状态和第二控制状态之间进行切换，
其中，控制所述超前角包括：在所述第一控制状态下，通过沿着所述多个轨迹中的一个轨迹控制所述超前角来设置目标转动速度，
控制所述驱动电压包括：在所述第二控制状态下，通过在所述超前角固定的状态下控制所述驱动电压来设置所述目标转动速度，以及
所述切换包括：根据所述轨迹的斜率的绝对值和所述轨迹的线性度至少之一，来在所述第一控制状态和所述第二控制状态之间进行切换。
19.一种控制方法，包括以下步骤：
生成针对步进马达的转动部的转动位置的检测信号；
检测所述转动部的转动速度；
基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；
基于存储单元中所存储的、表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系的轨迹的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角；
将所述超前角控制为所述目标超前角；以及
基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压，
其中，所述超前角的控制基于所述目标超前角和所检测到的超前角，来将作为所述转动部的所述目标转动速度的第一目标转动速度改变为第二目标转动速度。
20.一种存储介质，其存储程序，所述程序用于使计算机执行以下步骤：
生成针对步进马达的转动部的转动位置的检测信号；
检测所述转动部的转动速度；
基于所述检测信号和控制波形来检测超前角；
基于存储单元中所存储的表示各驱动电压处的所述超前角和所述转动速度之间的关系的轨迹的信息，来计算依赖于所述转动部的目标转动速度的目标超前角；
将所述超前角控制为所述目标超前角；以及
基于所述存储单元中所存储的信息，来控制所述步进马达的驱动电压，
其中，所述超前角的控制基于所述目标超前角和所检测到的超前角，来将作为所述转动部的所述目标转动速度的第一目标转动速度改变为第二目标转动速度。
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