DE4410062A1

DE4410062A1 - Antriebssteuervorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer angetriebenen Vorrichtung

Info

Publication number: DE4410062A1
Application number: DE4410062A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Ikawa; Seisuke Tsutsumi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-03-23
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JPH06276773A; DE4410062C2; US5442273A; JP2833401B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebssteuervor richtung zum Steuern der Position und/oder der Geschwin digkeit einer angetriebenen Vorrichtung, wie z. B. eines Mo tors mit einem von einer der angetriebenen Vorrichtung zuge ordneten Positionserfassungseinrichtung gelieferten Rückkopp lungssignal.

Fig. 6 ist das Blockdiagramm einer herkömmlichen Antriebs steuervorrichtung 11. Bei dieser Anordnung erfaßt der Posi tionsdetektor 1 die Position oder die Geschwindigkeit eines Motors 2. Ein Zweiphasenimpulsgenerator 3 in dem Positions detektor 1 erzeugt Zweiphasenimpulse gemäß dem Winkelwert des Motors 2. Die in der Antriebssteuervorrichtung 11 und dem Po sitionsregler 5 angeordneten Zähler 4 und 6 zählen die Anzahl der von dem Zweiphasenimpulsgenerator 3 ausgegebenen Impulse.

Der Positionsregler 5 weist ferner einen Positionsbefehlsge nerator 26 auf, der ein Positionsbefehlssignal an eine Posi tionssteuereinheit 7 liefert. Die Positionssteuereinheit 7 gibt gemäß dem von dem Positionsbefehlsgenerator 26 geliefer ten Positionsbefehlssignal und dem von dem Zähler 6 geliefer ten Positionsbefehlssignal ein Geschwindigkeitsbefehlssignal an die Antriebssteuervorrichtung 11 aus, das die Anzahl der von dem Zweiphasenimpulsgenerator 3 gelieferten Impulse re präsentiert, die die aktuelle Position des Motors 2 angeben. Die Arithmetikeinheit 8 (CPU 8) liefert dann ein Steuersignal an den Inverter 9 entsprechend einem von dem Zähler 4 gelie ferten Signal, das die Anzahl der von dem Zweiphasenimpulsge nerator 3 gelieferten Impulse darstellt, und dem von der Po sitionssteuereinheit 7 gelieferten Geschwindigkeitsbefehls signal.

Nun wird nach Fig. 6 bis 8 der Betrieb der herkömmlichen Vor richtung beschrieben. Fig. 7 und 8 veranschaulichen die Aus gangssignale des Zweiphasenimpulsgenerators 3 während der Vorwärts- bzw. Rückwärtsdrehung, die in Fig. 6 mit "A" und "B" bezeichnet sind. Wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, eilen die Impulse des Signals A gegenüber denjenigen von Signal B um einen Phasenwinkel von 90 Grad voraus, und die Anzahl der ausgegebenen Impulse ist proportional zu der Winkelposition des Motors 2. Umgekehrt sind die Impulse des Signals A in Fig. 8 gegenüber dem Signal B um einen Phasenwinkel von 90 Grad verzögert. Dementsprechend repräsentiert die Polarität der Phasenverschiebung zwischen dem Signal A und dem Signal B die Drehrichtung des Motors 2, während die Anzahl der Impulse der Signale A und B die Drehposition des Motors 2 angibt. Darüberhinaus ist die Frequenz der Impulse repräsentativ für die Drehzahl des Motors 2.

Wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, werden die Signale A und B in den Zähler 4 in der Steuervorrichtung 11 und ferner in den Zähler 6 in dem Positionsregler 5 eingegeben. Der Zähler 6 zählt die Anzahl der Impulse in den Signalen A und B, und die Positionssteuereinheit 7 interpretiert diese Werte als Win kelposition des Motors 2. Die Positionssteuereinheit 7 lie fert das Geschwindigkeitsbefehlssignal an die Antriebs steuereinrichtung 11 in Abhängigkeit von dem von dem Posi tionsbefehlsgenerator 26 erzeugten Positionsbefehl und der aktuellen Position das Motors 2, wie sie durch das von dem Zähler 6 gelieferte Signal angegeben ist.

Der Zähler 4 in der Antriebssteuereinrichtung 11 zählt auch die Anzahl der Impulse in den Signalen A und B auf ähnliche Weise wie der Zähler 6 in dem Positionsregler 5. Die CPU 8 liest dann den Wert des Zählers 4 zu einer vorbestimmten Zeit "t". Ist der "n"te Wert eingelesen und als P(n) dargestellt, dann berechnet die CPU 8 die aktuelle Geschwindigkeit V<n) des Motors 2 nach der folgenden Formel:

V(n) = (P(n) - P(n - 1))/t.

Dann gibt die CPU 8 in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeits befehlssignal von dem Positionsregler 5 und der aktuellen Ge schwindigkeit V(n) des Motors 2, wie sie aus den von dem Zäh ler 4 gelieferten Signalen berechnet ist, ein Steuersignal, das die Antriebsspannung des Motors 2 steuert, an den Inver ter 9 aus. Der Inverter 9 pulsbreitenmoduliert die von einer Dreiphasen-Wechselstromversorgung 10 gelieferte Energie in Abhängigkeit von dem Steuersignal und steuert dadurch die an den Motor 2 gelieferte Antriebsspannung.

Eine zweite herkömmliche Vorrichtung, die eine Anzeige einrichtung für die aktuelle Position verwendet, wird nun un ter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. Die in Fig. 9 gezeigte Vorrichtung weist eine Geschwindigkeitseinstelleinrichtung 30, eine Anzeigevorrichtung 36 für die aktuelle Position, einen Decodierer 28, der die Daten des Zählers 6 in Anzeige daten umsetzt, sowie eine Anzeige 29 auf. Die anderen Kompo nenten, die mit den in der ersten herkömmlichen Vorrichtung beschriebenen identisch sind, sind mit den gleichen Bezugs ziffern bezeichnet und werden hier nicht beschrieben.

Wie bei der unter Bezug auf Fig. 6 beschriebenen, ersten her kömmlichen Vorrichtung werden die von dem Zweiphasen impulsgenerator 3 in dem Positionsdetektor 1 erzeugten Zwei phasenimpulssignale A und B in den Zähler 4 in der Antriebs steuervorrichtung 11 und den Zähler in der Anzeigeeinrichtung 36 für die aktuelle Position eingegeben. Der Zähler 4 zählt die Anzahl der Impulse in den Zweiphasenimpulssignalen A und B, und die CPU 8 gibt das Steuersignal zum Steuern der An triebsspannung aus, das an den Inverter 9 in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitsbefehl von der Drehzahleinstelleinrich tung 30 und der Geschwindigkeit des Motors 2 geliefert wird, wie sie durch das von dem Zähler 4 gelieferte Signal angege ben ist. Der Zähler 6 zählt auch, auf ähnliche Weise wie der Zähler 4, die Anzahl der in den Zweiphasenimpulssignalen A und B vorhandenen Impulse und gibt an den Decodierer 28 ein Signal aus, das diesen Zählwert darstellt. Der Decodierer 28 setzt dieses Signal in die Anzeigedaten um, die die Position des Motors angeben, und die Anzeigeeinrichtung 29 zeigt diese Daten an.

Eine dritte herkömmliche Vorrichtung mit einem Positions detektor, der Positionsdaten einer Vorrichtung, wie z. B. eines Motors, in Form von seriellen Daten anstelle von Im pulszügen ausgibt, wird nun unter Bezug auf Fig. 10 beschrie ben.

Die in Fig. 10 gezeigte Vorrichtung weist einen Positions detektor 12 mit einer Positionsdaten-Erzeugungseinrichtung 13 und einer seriellen Datenübertragungseinrichtung 14 auf. Die Vorrichtung weist ferner eine Antriebssteuervorrichtung 16 mit einer seriellen Datenempfangseinrichtung 15, einer CPU 8 und einem Inverter 9 auf. Weitere Komponenten, die mit den in Fig. 9 beschriebenen identisch sind, werden unter Bezug auf Fig. 10 hier nicht beschrieben.

Wie dies in Fig. 10 gezeigt ist, erzeugt die Positionsdaten- Erzeugungseinrichtung 13 stets numerische Daten, die die Po sition des Motors 2 angeben. Die serielle Übertragungsein richtung 14 setzt diese Daten in serielle Daten um und über trägt diese seriellen Daten zu der seriellen Datenempfangs einrichtung 15. Dem Fachmann ist wohlbekannt, daß bei einer seriellen Übertragung binäre Daten in Serie jeweils mit einem Bit pro Zeiteinheit unter Verwendung einer einzigen Signal leitung übertragen werden. Die serielle Datenempfangseinrich tung 15 setzt die empfangenen seriellen Daten in Positions daten um, die mit der CPU 8 kompatibel sind.

Die CPU 8 liest diese Positionsdaten zu einem vorbestimmten Zeitpunkt "t" und berechnet die Geschwindigkeit V(n) des Mo tors nach der folgenden Gleichung:

V(n) = (PF(n) - PF(n - 1))/t.

Hier bezeichnen PF(n) und PF(n - 1) die zu einem Zeitpunkt t bzw. einem vorbestimmten Zeitintervall vor dem Zeitpunkt t gelesenen Positionsdaten.

Dann gibt die CPU 8 das Steuersignal zum Steuern der An triebsspannung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit V(n) des Motors 2 und dem von der Drehzahleinstelleinrichtung 30 gelieferten Geschwindigkeitsbefehlssignal an den Inverter 9 aus. Der Inverter 9 pulsbreitenmoduliert die von der Dreipha sen-Wechselstromversorgung 10 gelieferte Energie in Abhängig keit von dem Steuersignal, um dadurch die Antriebsspannung an den Motor 2 zu liefern.

Im Vergleich zu der ersten oder der zweiten herkömmlichen Vorrichtung, die in Fig. 6 bzw. Fig. 9 gezeigt sind, weist die dritte herkömmliche Vorrichtung von Fig. 10 weniger Da tenübertragungsleitungen auf, die zwischen den Positionsde tektor 12 und die Antriebssteuervorrichtung 16 geschaltet sind. Damit lassen sich die Kosten reduzieren, und Verdrah tungsraum kann eingespart werden.

Allerdings ist die herkömmliche Antriebssteuervorrichtung von Fig. 10, die serielle Daten verwendet, nicht mit den Posi tionsregelvorrichtungen von Fig 6 und 9 kompatibel, die zum Empfang von Zweiphasenimpulsen ausgelegt sind. Bei allen obengenannten, herkömmlichen Vorrichtungen ist es auch unmög lich, den Betrieb der Antriebssteuervorrichtung und des Posi tionsreglers zu überprüfen oder zu verstellen, wenn die ange triebene Vorrichtung (z. B. der Motor) und der Positionsdetek tor nicht an die Antriebssteuervorrichtung angeschlossen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebs steuervorrichtung anzugeben, die so ausgelegt ist, daß sie entweder Zweiphasenimpulsdaten oder serielle Daten empfängt, die die Position und/oder die Geschwindigkeit der angetriebe nen Vorrichtung darstellen, wobei sie mit einem Positionsreg ler kompatibel ist, der nur in der Lage ist, Zweiphasenim pulse zu empfangen. Weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Antriebssteuervorrichtung vorzusehen, die es ermöglicht, daß der Betrieb eines Positionsreglers und einer Antriebssteuer vorrichtung unabhängig von der Positionserfassungseinrichtung und der angetriebenen Vorrichtung überwacht oder eingestellt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern des Antriebs einer Vorrichtung, wie z. B. eines Motors oder dgl. gemäß spe ziellen Ausführungsformen vor. Ein Signal, das die Position und/oder die Geschwindigkeit des Motors darstellt, wird von einer Antriebssteuereinheit empfangen. Dieses Signal kann ein Zweiphasenimpulssignal oder ein serielles Datensignal sein.

Ist das Signal ein Zweiphasenimpulssignal, dann zählt ein Zähler die Zweiphasenimpulssignale und liefert Bedingungs daten, die die Position der angetriebenen Vorrichtung darstellen, an einen Mikroprozessor in der Antriebssteuer einheit. Anderenfalls, also wenn das Signal ein serielles Da tensignal ist, setzt eine serielle Datenempfangseinrichtung dieses serielle Datensignal in Daten um, die mit dem Mikro prozessor kompatibel sind, und liefert diese umgesetzten Be dingungsdaten, die die Position der angetriebenen Vorrichtung darstellen, an den Mikroprozessor.

Ein Mikroprozessor in der Antriebssteuereinheit liefert ein Teilungsverhältnissignal und ein Drehbeurteilungssignal an einen Taktimpulsteiler bzw. einen Zweiphasenimpulsgenerator und berechnet auch die Geschwindigkeit der Vorrichtung in Ab hängigkeit von den von dem Zähler oder der seriellen Daten empfangseinrichtung gelieferten Bedingungsdaten.

Der Taktimpulsteiler teilt ein von einer Oszillatorschaltung geliefertes Taktimpulssignal in Abhängigkeit von dem Teilungsverhältnissignal und gibt ein geteiltes Taktimpuls signal aus. Der Zweiphasenimpulsgenerator erzeugt Zweipha senimpulse mit einer Phasenverschiebung von 90 Grad mit einer gegebenen Polarität zueinander in Abhängigkeit von dem ge teilten Impulssignal und kehrt die Polarität der Phasenver schiebung nach dem Drehbeurteilungssignal um.

Ein Zähler zählt die Anzahl der Zweiphasenimpulse und liefert ein Signal, das diese Anzahl darstellt, an den Mikroprozes sor, der dann in Abhängigkeit von diesem Signal das Tei lungsverhältnissignal verstellt. Darüber hinaus werden diese Zweiphasenimpulse an eine Positionsregelvorrichtung gelie fert.

Die Positionsregelvorrichtung weist einen Zähler auf, der die Anzahl der Zweiphasenimpulse zählt und ein diese Anzahl ange bendes Zählsignal liefert. Ein Positionsbefehlsgeber in dem Positionsregler erzeugt ein Positionsbefehlssignal. Eine Po sitionsteuereinheit in der Positionsregelvorrichtung erzeugt in Abhängigkeit von dem Zählsignal und dem Positionsbefehls signal ein Geschwindigkeitssteuersignal und gibt dieses Geschwindigkeitssteuersignal an die Antriebssteuervorrichtung aus. Der Mikroprozessor der Antriebssteuervorrichtung empfängt dieses Geschwindigkeitssteuersignal und gibt dann ein Steuersignal zum Antrieb der Vorrichtung in Abhängigkeit von diesem Geschwindigkeitssteuersignal und der berechneten Geschwindigkeit aus.

Die Antriebssteuervorrichtung weist ferner einen Vorrich tungssimulator auf, um Daten zu liefern, die den Antrieb der Vorrichtung simulieren. Eine Schalteinrichtung liefert entwe der diese simulierten Daten oder die Bedingungsdaten an den Mikroprozessor. Das bedeutet, falls eine simulierte Steuerbe dingung gewünscht ist, kann der Schalter so eingestellt wer den, daß er die simulierten Daten an den Mikroprozessor lie fert, und der Mikroprozessor liefert auf die gleiche Weise ein simuliertes Steuersignal, wie er das Steuersignal lie fert, was oben beschrieben wurde. Allerdings kann dann, wenn die Steuerbedingung gewünscht wird, der Schalter so einge stellt werden, daß er die Bedingungsdaten an den Mikroprozes sor liefert, der diese Bedingungsdaten dann zur Erzeugung des Steuersignals verwendet, wie dies oben beschrieben wurde.

Demnach kann die Antriebssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung so ausgelegt sein, daß sie wahlweise serielle Daten oder Zweiphasenimpulsdaten von dem Detektor empfängt und mit dem Positionsregler des Zweiphasenimpulstyps kompatibel ist.

Darüber hinaus ermöglicht es der Simulator, daß die Antriebs steuervorrichtung ein simuliertes Steuersignal erzeugt, wenn keine Vorrichtung angetrieben wird. Damit läßt sich der Be trieb der Antriebssteuervorrichtung unabhängig von dem Detek tor und der angetriebenen Vorrichtung auf der Grundlage die ses simulierten Steuersignals verstellen und überwachen.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen der Erfin dung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Antriebssteuervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichtung des Be triebs der ersten, in Fig. 1 gezeigten Ausführungs form;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer Antriebssteuervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer beispielhaf ten Ausführungsform des Simulators in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer Antriebssteuervorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Antriebs steuervorrichtung, die einen Positionsdetektor ver wendet, der Zweiphasenimpulse ausgibt;

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels der von einem herkömmlichen Positionsdetektor während der Vorwärtsdrehung eines Motors ausgegebenen Zweiphasen impulse;

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels der von dem herkömmlichen Positionsdetektor während der Rückwärtsdrehung des Motors ausgegebenen Zweiphasen impulse;

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm- einer herkömmlichen Antriebs steuervorrichtung mit einer angeschlossenen, herkömm lichen Positionsanzeigeeinrichtung; und

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Steuervor richtung, die einen herkömmlichen Positionsdetektor verwendet, der serielle Daten ausgibt.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der Antriebssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2 veranschaulicht ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Vorrichtung von Fig. 1 darstellt.

Die Antriebssteuervorrichtung 22 weist eine CPU 17 auf, die an den Inverter 9 ein Steuersignal liefert, um die ange triebene Vorrichtung, wie z. B. einen Motor oder dgl. zu steuern. Die CPU 17 liefert ferner ein Signal zur Einstellung eines Teilungsverhältnisses des Teilers 19 und darüberhinaus ein Signal zur Einstellung der Polarität der Phasenverschie bung eines Zweiphasenimpulsgenerators 20. Der Teiler 19 teilt einen von einem Oszillator 18 erzeugten Systemtaktimpuls in Abhängigkeit von einem von der CPU 17 eingestellten Teilungs verhältnis. Ein Zähler 21 zählt die Anzahl der von dem Zwei phasenimpulsgenerator 20 ausgegebenen Zweiphasenimpulse. Die anderen Komponenten sind die gleichen wie bei der herkömmli chen Vorrichtung und werden hier nicht noch einmal beschrie ben.

Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, erfaßt die Positionsdaten- Erzeugungseinrichtung 13 die Winkelposition des Motors 2 und gibt Signale aus, die diese Winkelposition darstellen. Die serielle Datenübertragungseinrichtung 14 setzt diese Posi tionsdaten in serielle Positionsdaten um und überträgt die seriellen Positionsdaten zu der Antriebssteuervorrichtung 22. Die serielle Datenempfangseinrichtung 15 in der Antriebs steuervorrichtung 22 setzt die seriellen Daten in Daten um, die mit der CPU 17 kompatibel sind.

Wie dies in Fig. 2 im Schritt S101 angedeutet ist, wartet die CPU 17, bis ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen ist. Dann liest die CPU 17 im Schritt S102 die von der seriellen Daten empfangseinrichtung 15 gelieferten Positionsdaten PF(n) und berechnet im Schritt S103 die Geschwindigkeit V(n) des Motors 2 nach der folgenden Gleichung:

V(n) = (PF(n) - PF(n - 1))/t.

Darin stellen PF(n) und PF(n - 1) die zu einem Zeitpunkt t bzw. in einem vorbestimmten Zeitintervall vor dem Zeitpunkt t eingelesenen Positionsdaten dar.

Im Schritt S104 gibt die CPU 17 dann das Steuersignal zum Steuern der Antriebsspannung wie bei den bekannten Vor richtungen in Abhängigkeit von dem von dem Positionsregler 5 gelieferten Geschwindigkeitsbefehlssignal und der berechneten Geschwindigkeit V(n) an den Inverter 9.

Als nächstes berechnet die CPU 17 im Schritt S105 die Abwei chung ΔPF(n) der Positionsdaten PF(n) aus den Werten der Posi tionsdaten, die an zwei der nächstfrüheren Zeitpunkte einge lesen wurden, nach der folgenden Gleichung:

ΔPF(n) = PF(n - 1) - PF(n - 2).

Dann liest die CPU 17 im Schritt S106 den von dem Zähler 21 gelieferten Wert PO(n), wobei dieser Zähler die Anzahl der von dem Zweiphasenimpulsgenerator 20 ausgegebenen Impulse zählt. Im Schritt S107 berechnet die CPU 17 die Abweichung ΔPO(n) des Wert von PO(n) des Zählers 21 von PO(n - 1), der zu einem früheren Zeitpunkt gelesen wurde, nach der folgenden Gleichung:

ΔPO(n) = PO(n) - PO(n - 1).

Im Schritt S108 berechnet die CPU 17 die Anzahl der von dem Zweiphasenimpulsgenerator 20 während der nächsten Abtast periode ausgegebenen Impulse ΔPd(n) nach der folgenden Glei chung:

ΔPd(n) = PF(n) + ((ΔPF(n - 1) - ΔPO(n)).

Im Schritt 109 berechnet die CPU 17 die Ausgangsfrequenz f0(n) des Zweiphasenimpulsgenerators nach der folgenden Glei chung:

f0(n) = ΔPd(n)/Ts;

worin Ts gleich einer Abtastperiode ist. Dann berechnet die CPU 17 im Schritt S110 das Teilungsverhältnis N nach der fol genden Gleichung:

N = fCLK/f0(n);

wobei fCLK gleich der Schwingfrequenz des Oszillators 18 ist. Im Schritt S111 gibt die CPU 17 das Teilungsverhältnis N an den Teiler 19 aus. Ist das Teilungsverhältnis N an den Teiler 19 geliefert, dann teilt der Teiler 19 den Ausgangsimpuls des Oszillators 18.

Der Zweiphasenimpulsgenerator 20 erzeugt dann Zweiphasen impulszüge mit einer Phasendifferenz von 90 Grad bei umge kehrter Polarität der Phasendifferenz in Abhängigkeit von einem von der CPU 17 gelieferten Drehrichtungsbeurteilungs signal und dem von dem Teiler 19 gelieferten Impulssignal und gibt diese Zweiphasenimpulszüge an den Positionsregler 5 aus. Der Zähler 6 in dem Positionsregler 5 zählt die Zweiphasen impulszüge und liefert ein Signal, das die Anzahl der Impulse in den Impulszügen darstellt, an die Positionssteuereinheit 7. Wie beim Stand der Technik entspricht die Anzahl der Im pulse der Position des Motor 2.

Die Positionssteuereinheit 7 gibt dann in Abhängigkeit von dem von der Positionsbefehl-Erzeugungseinrichtung 26 erzeug ten Positionsbefehl und dem von dem Zähler 6 gelieferten Si gnal, das die Position des Motors 2 darstellt, das Geschwin digkeitsbefehlssignal an die Antriebssteuervorrichtung 22 aus. Die CPU 17 erzeugt in Abhängigkeit von dem Geschwindig keitsbefehlssignal ein Steuersignal und liefert dieses Steuersignal an den Inverter 9. Der Inverter 9 pulsbreiten moduliert die von der Dreiphasenwechselstromversorgung 10 ge lieferte Energie in Abhängigkeit von dem von der CPU 17 ge lieferten Steuersignal und steuert damit die von der Strom versorgung 10 an den Motor 2 gelieferte Antriebsspannung.

Dementsprechend ist die oben beschriebene Antriebssteuer vorrichtung 22 mit einem Positionsdetektor 12 des seriellen Datentyps und einem Positionsregler 5 kompatibel, der zum Empfang von Zweiphasenimpulsen ausgelegt ist. Ebenso kann eine Positionsanzeigeeinrichtung wie die bei der zweiten her kömmlichen Vorrichtung von Fig. 9 gezeigte an die Antriebs steuervorrichtung 22 gemäß der oben beschriebenen Ausfüh rungsform angeschlossen werden, um die Position des Motors anzuzeigen.

Nun wird nach den in Fig. 3 und 4 gezeigten Blockdiagrammen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung be schrieben. Ein in Fig. 3 und 4 gezeigter Simulator 23 simu liert den Betrieb des Motors 2, so wie er von dem von der CPU 17 gelieferten Steuersignal gesteuert ist, das in Abhängig keit von dem Geschwindigkeitsbefehlssignal erzeugt wird, und gibt Signale aus, die die simulierte Position des Motors 2 darstellen. Ein Schalter 24 schaltet zwischen dem Ausgang des Simulators 23 und dem Ausgang der ersten seriellen Daten empfangseinrichtung 15 um.

Wie bei der ersten Ausführungsform weist die Antriebs steuervorrichtung 22A einen Inverter 9, eine CPU 17, einen Simulator 23, eine serielle Datenempfangseinrichtung 15, einen Oszillator 18, einen Teiler 19, einen Zweiphasen impulsgenerator 20 und einen Zähler 21 auf. Diese Komponenten sind mit denjenigen der ersten Ausführungsform identisch und werden im folgenden nicht im einzelnen beschrieben.

Fig. 4 veranschaulicht eine detaillierte, beispielhafte Aus führungsform des Simulators 23 mit einem PI-Geschwindigkeits regler 31, einem Simulationsmodell 32 des Motors und einem Integrator 33. Das Geschwindigkeitsbefehlssignal VC wird am Eingang 35 eingegeben, und das simulierte Geschwindigkeits signal wird aus dem Simulationsmodell 32 ausgegeben.

Wird also der Schalter 24 in die Position C geschaltet, dann wird das Ausgangssignal des Simulators 23 in die CPU 17 ein gegeben, und die CPU 17, der Oszillator 18, der Teiler 19, der Zweiphasenimpulsgenerator 20 und der Zähler 21 arbeiten auf die gleiche Weise wie die bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Komponenten. Die von dem Zweiphasenimpuls generator 20 gelieferten Impulssignale werden in den Posi tionsregler 5 eingegeben und von dem Zähler 6 gezählt. Wie bei der ersten Ausführungsform gibt die Positionssteuerein heit 7 in Abhängigkeit von dem von dem Zähler 6 gelieferten Zählwertsignal und dem von dem Positionsbefehlsgenerator 26 erzeugten Positionsbefehlssignal den Geschwindigkeitsbefehl an die Antriebssteuervorrichtung 22A aus. Ebenso wird dann, wenn der Schalter 24 in Position D geschaltet ist, der Aus gang aus der seriellen Datenempfangseinrichtung 15 in die CPU 17 eingegeben, und die Antriebssteuervorrichtung 22A arbeitet identisch wie bei der ersten Ausführungsform.

Nun wird der Betrieb des Simulators 23 nach Fig. 4 beschrie ben. Ist der Geschwindigkeitsbefehl VC in den Simulator 23 eingegeben, dann führt der PI-Regler 31 eine proportionale Regeloperation in Abhängigkeit von der Abweichung des Ge schwindigkeitsbefehlssignals VC von dem simulierten Geschwin digkeitssignal SV durch und liefert ein Signal an das simu lierte Motormodell 32. Das simulierte Motormodell 32 gibt die simulierte Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage eines aus gewählten Trägheitswertes J und einer Drehmomentkonstanten Kt aus. Der Integrator 33 integriert das simulierte Motorge schwindigkeitssignal SV und gibt ein Signal aus, das eine si mulierte Position des Motors 2 darstellt. Demnach läßt sich der Betrieb der zum Empfang von seriellen Daten ausgelegten Steuervorrichtung 22A überprüfen und einstellen, ohne daß wirklich ein Motor 2 angeschlossen ist. Ebenso kann eine Positionsanzeigeeinrichtung wie die für die herkömmliche Vor richtung in Fig. 9 gezeigte angeschlossen sein, um die Posi tion des Motors 2 oder die simulierte Position des simulier ten Motors anzuzeigen.

Fig. 5 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine dritte, der zweiten ähnliche Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform weist die Antriebssteuervorrichtung 22B einen Impulswählschalter 25 auf, der gleichzeitig mit dem Wählschalter 24 geschaltet wird. Wie bei der zweiten Ausfüh rungsform weist die Antriebssteuervorrichtung 22B ferner einen Inverter 9, eine CPU 17, einen Simulator 23, einen Wählschalter 24, einen Zähler 4, einen Oszillator 18, einen Teiler 19, einen Zweiphasenimpulsgenerator 20, einen Zähler 21 und einen Impulswähler 26 auf, die mit den Komponenten der in Fig. 1 und 3 gezeigten ersten und zweiten Ausführungsform identisch sind und nicht beschrieben werden.

Beim Betrieb der dritten Ausführungsform werden der Wähl schalter 24 und der Impulswählschalter 25 auf Position C ge setzt. Dann wird das die simulierte Position des Motors 2 darstellende Signal in Abhängigkeit von dem von dem Posi tionsregler 5 gelieferten Geschwindigkeitsbefehlssignal von dem Simulator 23 ausgegeben. Dieses simulierte Signal wird in die CPU 17 eingegeben, und die CPU 17, der Oszillator 18, der Teiler 19, der Zweiphasenimpulsgenerator 20 und der Zähler 21 arbeiten auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausfüh rungsform. Daraufhin werden die von dem Zweiphasenimpuls generator 20 ausgegebenen Zweiphasenimpulse mit einer Phasen differenz von 90 Grad über den Impulswählschalter 25 an den Positionsregler 5 geliefert. Der Positionsregler 5 gibt dann auf ähnliche Weise wie bei der ersten und zweiten Ausfüh rungsform das Geschwindigkeitsbefehlssignal an die Antriebs steuervorrichtung 22B aus.

Alternativ werden der Wählschalter 24 und der Impulswähl schalter 25 in Position D geschaltet, um das Ausgangssignal von dem Zähler 4 an die CPU und die von dem Positionsdetektor (vgl. Fig. 1) gelieferten Zweiphasenimpulse an den Positions regler 5 zu liefern. Demnach wird dann die Antriebssteuerein richtung der dritten Ausführungsform auf die gleiche Weise wie die herkömmliche, in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung arbei ten.

Damit läßt sich der Betrieb der Steuervorrichtung 22B, die zum Empfang von Zweiphaseneingangsimpulsen ausgelegt ist, überprüfen und einstellen, ohne daß wirklich ein Motor 2 an geschlossen ist. Ebenso kann eine Positionsanzeigeeinrichtung wie die für die herkömmliche Vorrichtung in Fig. 9 gezeigte angeschlossen werden, um die Position des Motors 2 oder die simulierte Position des simulierten Motors anzuzeigen.

Bezugszeichenliste

1 Positionsdetektor
2 Motor
3 Zweiphasenimpulsgenerator
4 Zähler
5 Positionsregler
6 Zähler
7 Positionssteuereinheit
8 CPU bzw. Arithmetikeinheit
9 Inverter
10 Stromversorgung
11 Antriebssteuervorrichtung
12 Positionsdetektor
13 Positionsdaten-Erzeugungseinrichtung
14 Serielle Datenübertragungseinrichtung
15 Serielle Datenempfangseinrichtung
16 Antriebssteuervorrichtung
17 CPU
18 Oszillator
19 Teiler
20 Zweiphasenimpulsgenerator
21 Zähler
22A Steuervorrichtung
22B Steuervorrichtung
23 Simulator
24 Wählschalter
25 Wählschalter
26 Positionsbefehlsgenerator
27
28 Decodierer
29 Anzeige
30 Geschwindigkeits- bzw. Drehzahleinstelleinrichtung
31 PI-Geschwindigkeitsregler
32 Simulationsmodell
33 Integrator
34 Simulierte Motorgeschwindigkeit
36 Positionsanzeigeeinrichtung

Fig. 2
S100 Start
S101 Ist vorgegebene Zeit verstrichen?
S102 Positionsdaten lesen PF(n)
S103 Geschwindigkeit berechnen V(n)
S104 Steuersignal ausgeben
S105 Änderung der Positionsdaten PF(n) berechnen
S106 Daten aus Zähler 21 lesen
S107 Variation des Wertes vom Zähler 21 berechnen
S108 Anzahl von Impulsen vom Zweiphasenimpulsgenerator 20 während nächster Abtastperiode berechnen
S109 Ausgangsfrequenz des Zweiphasenimpulsgenerators 20 berechnen
S110 Teilungsverhältnis N berechnen
S111 Teilungsverhältnis an Teiler ausgeben
Start Start
Yes Ja
No Nein

Fig. 7
Time = Zeit

Fig. 8
Time = Zeit

Claims

1. Antriebssteuervorrichtung (22) zur Verwendung mit einer Einrichtung, die von der Position oder der Geschwindigkeit einer durch eine Stromversorgung (10) angetriebenen Vorrich tung mindestens eine abtastet und die dafür repräsentative Bedingungsdaten abgibt, um den Antrieb der Vorrichtung zu steuern, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (19) zum Teilen eines Taktimpulssignals in Abhängigkeit von einem Teilungsverhältnissignal und zum Ausgeben eines geteilten Taktimpulssignals;
- eine Einrichtung (20) zum Erzeugen von Zweiphasenimpulsen mit einer Phasenverschiebung von 90 Grad bei einer gege benen Polarität zueinander in Abhängigkeit von dem geteil ten Impulssignal und zum Umkehren der Polarität der Phasen verschiebung in Abhängigkeit von einem Drehbeurteilungs signal; sowie
- eine Mikroprozessoreinrichtung (17) zum Liefern des Teilungsverhältnissignals und des Drehbeurteilungssignals, zum Berechnen der Geschwindigkeit der Vorrichtung in Abhän gigkeit von den Bedingungsdaten und zur Ausgabe eines Steuersignals zum Steuern des Antriebs der Vorrichtung in Abhängigkeit von der berechneten Geschwindigkeit und den Zweiphasenimpulsen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingungsdaten serielle Daten sind und die Vorrich tung folgendes aufweist:

- eine Einrichtung (14) zum Umsetzen der seriellen Daten in konvertierte Daten und zum Liefern der konvertierten Daten an die Mikroprozessoreinrichtung (17), wobei die Mikro prozessoreinrichtung (17) die Geschwindigkeit der Vorrich tung nach den konvertierten Bedingungsdaten berechnet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (26) zum Erzeugen eines Positionsbefehls signals; sowie
- eine Einrichtung (7) zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsbe fehlssignals in Abhängigkeit von dem Positionsbefehlssignal und den Zweiphasenimpulsen und zum Liefern des Geschwindig keitsbefehlssignals an die Mikroprozessoreinrichtung (17);

wobei die Mikroprozessoreinrichtung (17) das Steuersignal ausgibt, um den Antrieb der Vorrichtung in Abhängigkeit von der berechneten Geschwindigkeit und dem Geschwindigkeits befehlssignal zu steuern.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (6, 21) zum Zählen der Zweiphasenimpulse und zum Liefern eines Zählsignals an die Mikroprozessoreinrichtung (17) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (36) zum Anzeigen von Daten in Abhängig keit von den Zweiphasenimpulsen, die die Position des Mo tors darstellen.

6. Antriebssteuervorrichtung (22) zur Verwendung mit einer Einrichtung, die von der Position oder der Geschwindigkeit einer durch eine Stromversorgung (10) angetriebenen Vorrich tung mindestens eine abtastet und die dafür repräsentative Bedingungsdaten abgibt, um den Antrieb der Vorrichtung zu steuern, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (19) zum Teilen eines Taktimpulssignals in Abhängigkeit von einem Teilungsverhältnissignal und zur Ausgabe eines geteilten Taktimpulssignals;
- eine Einrichtung (20) zum Erzeugen von Zweiphasenimpulsen mit einer Phasenverschiebung von 90 Grad mit einer gege benen Polarität zueinander in Abhängigkeit von dem geteil ten Impulssignal und zum Umkehren der Polarität der Phasen verschiebung in Abhängigkeit von einem Drehbeurteilungs signal;
- eine Einrichtung (23) zum Simulieren einer Antriebs bedingung des Motors und zum Liefern von simulierten dafür repräsentativen Bedingungssignalen;
- eine Mikroprozessoreinrichtung (17) zum Liefern des Tei lungsverhältnissignals und des Drehbeurteilungssignals; so wie
- eine Schalteinrichtung (24) zum Liefern von einem der simu lierten Bedingungssignale und der Bedingungssignale an die Mikroprozessoreinrichtung;

wobei die Mikroprozessoreinrichtung (17) die Geschwin digkeit der Vorrichtung oder eine simulierte Geschwin digkeit der Vorrichtung in Abhängigkeit von den Bedingungsdaten bzw. den simulierten Bedingungsdaten berechnet und in Abhängigkeit von der berechneten Geschwindigkeit und den Zweiphasenimpulsen ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs der Vorrichtung ausgibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingungsdaten serielle Daten sind und die Vorrich tung folgendes aufweist:

- eine Einrichtung (14) zum Umsetzen der Daten in konver tierte Daten und zum Liefern der konvertierten Bedingungs daten an die Mikroprozessoreinrichtung (17), wobei die Mikroprozessoreinrichtung (17) die Geschwindigkeit der Vor richtung in Abhängigkeit von den konvertierten Bedingungs daten berechnet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (26) zum Erzeugen eines Positionsbefehls signals; sowie
- eine Einrichtung (7) zum Erzeugen eines Geschwindigkeits befehlssignals in Abhängigkeit von dem Positionsbefehls signal und den Zweiphasenimpulsen und zum Liefern des Ge schwindigkeitsbefehlssignals an die Mikroprozessoreinrich tung (17);

wobei die Mikroprozessoreinrichtung (17) das Steuersignal zum Steuern des Antriebs der Vorrichtung in Abhängigkeit von der berechneten Geschwindigkeit und dem Geschwindigkeitsbefehlssignal ausgibt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (6, 21) zum Zählen der Zweiphasenimpulse und zum Liefern eines Zählsignals an die Mikroprozessoreinrichtung aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (36) zur Anzeige von Daten nach den Zwei phasenimpulsen, die die Position des Motors darstellen, nach den Zweiphasenimpulsen.

11. Verfahren zum Steuern einer von einer Stromversorgung an getriebenen Vorrichtung, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

- Teilen eines Taktimpulssignals in Abhängigkeit von einem Teilungsverhältnissignal und Ausgabe eines geteilten Taktimpulssignals;
- Erzeugen von Zweiphasenimpulsen mit einer Phasenverschie bung von 90 Grad bei einer gegebenen Polarität zueinander in Abhängigkeit von dem geteilten Impulssignal und zum Um kehren der Polarität der Phasenverschiebung in Abhängigkeit von einem Drehbeurteilungssignal;
- Berechnen der Geschwindigkeit der Vorrichtung in Abhängig keit von den Bedingungsdaten, die wenigstens die Geschwin digkeit oder die Position der Vorrichtung darstellen; sowie
- Ausgeben eines Steuersignals zum Steuern des Antriebs der Vorrichtung in Abhängigkeit von der berechneten Geschwindigkeit und den Zweiphasenimpulsen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingungsdaten serielle Daten sind und der Berech nungsschritt ferner den Schritt der Umsetzung der seriellen Daten in konvertierte Bedingungsdaten zum Berechnen der Ge schwindigkeit der Vorrichtung nach den konvertierten Bedin gungsdaten aufweist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Ausgabe des Steuersignals die folgenden Schritte aufweist:

- Erzeugen eines Positionsbefehlssignals;
- Erzeugen eines Geschwindigkeitsbefehlssignals in Abhängig keit von dem Positionsbefehlssignal und den Zweiphasenim pulsen, sowie
- Ausgeben des Steuersignals in Abhängigkeit von der berech neten Geschwindigkeit und dem Geschwindigkeitsbefehls signal.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist:

- Zählen der Zweiphasenimpulse; und
- Liefern eines Zählsignals an die Mikroprozessoreinrichtung (17), das die Anzahl der Zweiphasenimpulse darstellt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch folgenden Schritt:

- Anzeigen der Daten nach den Zweiphasenimpulsen, die die Po sition des Motors darstellen.