JP2001510678A - ステップモータの制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ステップモータの制御方法および制御装置に関する。ここではＣＰＵにより、記憶された正弦波テーブルから１正弦波周期期間当たり少なくとも３つの選択されたデジタル電流目標値が常に一定のサンプリング時間で読み出され、Ｄ／Ａ変換器またはパルス幅変調器によって離散的アナログ電流目標値に変換される。ここからローパスフィルタによって、滑らかな正弦波信号が電流目標値に対して復元され、ここからステップモータの相を励磁するためのモータ電流が導出される。正弦波テーブルの、読み出されるテーブルスペースの間隔を選択することにより、モータのステップ幅が変化され、ひいてはサンプリング周波数が常に一定であるのでモータの回転速度を調整できる。本発明の方法および装置は、永久磁石励磁形のすべてのステップモータとハイブリッドモータ、並びに同期モータの制御および位置決め動作に適する。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の名称］ ステップモータの制御方法および制御装置 ［技術分野］ 本発明は、独立請求項の上位概念によるステップモータの制御方法およびこの 方法を実施するための装置に関する。 ［技術的背景］ ステップモータは現在、技術的機器での位置決めのために様々に使用されてい る。ステップモータによりステップ通りの位置決めが、位置のフィードバックな しで可能である。位置決め精度に高い要求が課せられる場合には通常、微細ステ ップ動作でステップモータを駆動させることが必要である。ここではユーザーが 、遠く離れた位置へ迅速に到達するために必要な高い走行速度においても、モー タの回転運動と低振動に対して高い要求を課す。 ステップモータを微細ステップ駆動で使用することは例えば、・ "Elektrische Kleinmotoren"H.Moczala et al.著,Expert-Verlag，1993,261-26 3pp.、および・ "Schrittmotorantriebe"F.Prautsch著,Franzis-Verlag，1988,70-76pp.に記載 されている。基礎についてここでは簡単に述べておく。 微細ステップ駆動とは、ステップモータに正弦波状に段付けられたモータ電流 を、矩形ブロック状モータ電流の代わりに全ステップ駆動および半ステップ駆動 で供給することと理解されたい。段付けられたモータ電流の値は電流目標値とし て記憶された正弦波テーブルに存在する。個別の順次連続するテーブル値がモー タ制御部により順次読み出され、そこからモータ電流が形成される。ここで各テ ーブル値には、所定の高さの、時間的に制限された（幅の）モータ電流値が対応 する。相ごとの新たなモータ電流値により、モータはさらに次の微細ステップを 走行するようになる。正弦波テーブルは、順次連続するテーブル箇所（ないしス ペース）の読み出しにより常に固定的なステップ幅が得られるように構成されて いる。 ステップモータの全ステップ数は構造形式による。モータ電流の一つの全正弦 波期間は、４つの全ステップ分の、ステップモータの１回転に相応する。従って 全正弦波周期期間に対するテーブルスペースの数は、４つの全ステップである微 細ステップの数に相応する。従って１正弦波周期期間当たりのテーブルスペース 数が微細ステップの数を決定し、ひいてはステップモータの位置分解能を決定す る。 モータの回転速度は、ステップ周波数の上昇および低下、すなわちステップ間 の時間間隔を変化することによって調整される。ステップモータの所望の回転速 度に対して必要なステップ周波数は、“ステップモータの全ステップ数×微細ス テップ数×１秒当たりに所望の回転数”の積から算出される。 公知のステップモータ制御では、メモリ例えばＥＰＲＯＭに正弦波テーブルが ファイルされており、この正弦波テーブルがモータ電流に対するデジタル電流目 標値を含んでいる。ステップモータが所定の目標位置へ走行すべき場合、ＣＰＵ は目標位置に到達するために必要な微細ステップシーケンスを計算する。この微 細ステップシーケンスは、それぞれ一定のステップ幅で正弦波状に段付けられた モータ電流のシーケンスの形態で備えており、また所望の回転速度に必要なステ ップ周波数を有している。 ＣＰＵにより前もって計算された微細ステップ・シーケンスの長さに相応して 、このために必要なデジタル電流目標値を、正弦波テーブルの順次連続するテー ブルスペースから、ＣＰＵにより計算されたステップ周波数で読み出す。 読み出された、モータ電流に対するデジタル電流目標値はＤ／Ａ変換器により アナログ電流目標値に変換され、Ｄ／Ａ変換器の出力端子に近似的に正弦波状の 基本波形を有する段付けられたアナログ信号として表れる。Ｄ／Ａ変換器の出力 信号から、出力段でモータ電流（実際値）が時間的順序で段付けられたモータ電 流値として形成される。これら形成されたモータ電流値は、正弦波テーブルから 読み出されたデジタル電流目標値に相応する階段状の段階（段付け）を有する。 この段階は近似的に正弦波曲線に相応する。同じようにしてステップモータの各 相に対し、各微細ステップごとに相応に位相のずれたモータ電流値が形成される 。相ごとの各新たなモータ電流値に対して、ステップモータは１つの微細ステッ プを実行する。 目標位置までに算出された、正弦波状に段付けられたモータ電流値の数は、モ ータ目標位置に到達するために必要な微細ステップの数に相応する。それぞれ到 達した目標位置は微細ステップの終了部にある。目標位置の可能な分解能は微細 ステップの大きさ、ひいては正弦波テーブルのテーブルスペース（枠目ないし欄 ）の数によって決められる。２つの微細ステップ間の位置へ走行すべき場合、こ のことは既存の正弦波テーブルでは不可能である。目標位置の分解能の上昇は正 弦波テーブルをより微細に分割すること、すなわちより小さな微細ステップの数 を増大させることによってのみ達成される。このことはＣＰＵに比較的長いステ ップシーケンスの計算を要求する。従って種々異なる位置分解能ごとに、異なる 微細度で分割された正弦波テーブルを記憶装置（メモリ）に格納しなければなら ない。ステップモータの回転速度の上昇はステップ周波数を高めることによって のみ可能である。このことも付加的により高いＣＰＵ能力を要求する。 ［従来技術の問題点］ 公知の制御の欠点は、分解能が高く、同時にステップモータの回転速度が高い 場合には、非常に高いステップ周波数を必要とし、このために大きなＣＰＵ能力 を必要とすることである。なぜならＣＰＵがステップ周波数を形成し、ステップ シーケンスを計算するからである。運動を加速させる場合にはさらに、ステップ 周波数を常時変化させなければならない。微細ステップ駆動において加速度が小 さく回転速度が高い場合、分解能が大きいときには非常に長いステップシーケン スを必要とし、ステップ間の時間を極端に高速に変化させなければならず、技術 的に実現不可能である。従ってステップモータの回転速度を高めることは位置分 解能を低減することによってのみ可能である。すなわち、テーブル値の少ない比 較的小さな正弦波テーブルを記憶することによってのみ可能である。しかし位置 分解能の低減、ひいては周波数の低下により、障害となる騒がしいモータ運動と 振動が生じる。加速または減速プロフィールを形成するのに必要なモータ電流値 のシーケンスを計算するには、同じように高いＣＰＵ能力が必要である。或いは 、所定数の加速プロフィールを駆動の前に計算しておいて、メモリに格納してお くこともできよう。しかしこのことのため、メモリスペースが制限されているの で、このような少数の記憶された加速プロフィールに走行動作が制限されてしま う。 ［発明の開示］ 本発明の課題は、低い周波数と能力の低いＣＰＵによって、可能な最高の分解 能の場合でも非常に良好に回転運動動作させることができる、ステップモータの 制御方法およびこの方法を実施する制御装置を提供することである。さらに多数 の加速プロフィールと速度をＣＰＵ能力が低くても調整可能にすることである。 この課題は本発明により、独立請求項の特徴部分に記載された構成によって解 決される。本発明のさらに有利な改善形態は従属請求項に記載されている。 本発明の方法は、可変のステップ周波数と固定のステップ幅で動作するのでは なく、ステップ周波数は常時一定であるが、ステップ幅が可変である。本発明で は、ＥＰＲＯＭに格納されている、モータ電流に対するデジタル電流目標値を含 む正弦波テーブルから、常時一定のサンプリング（走査）周波数で正弦波テーブ ルの１正弦波周期ごとに、任意に選択された少なくとも３つの電流目標値が読み 出される。任意の値間隔を伴うこれらの電流目標値からローパスフィルタリング によって、電流目標値の滑らかな正弦波状経過がモータ電流に対して再構成され 、そこから実際の正弦波状モータ電流を形成する。 公知の方法とは異なり、順次連続するデジタル電流目標値を正弦波テーブルか ら読み出すのではなく、読み出すべきデジタル電流目標値をモータの所望の走行 挙動（特性）に相応して選択する。順次連続するテーブルスペース（枠目ないし 各テーブルスペースに所定のモータ位置も割り当てる。従って読み出されたテー ブルスペースを選択することにより、ステップ幅が変化される。選択されたデジ タル電流目標値はすべて常時一定のサンプリング周波数により、すなわち同じ時 間間隔で読み出されるから、ステップ幅のこれら変化によって同時にステップモ ータの回転速度も変化する。ステップ幅が大きい場合には、サンプリング周波数 が一定であることによりステップ幅が小さい場合よりも必然的に回転速度が高く なる。 ステップモータの種々の一定回転速度が、一定のサンプリング周波数により各 ｎ番目の値を正弦波テーブルから読み出すことによって形成される。ここでｎは 整数である。ｎ＝１に対しては正弦波テーブルの各電流目標値が読み出され、こ れにより形成された正弦波状モータ電流の周波数は最低になる。すなわち、ステ ップモータの最低回転速度が調整される。ｎ＝２に対しては、１つおきに電流目 標値が正弦波テーブルから読み出される。サンプリング周波数が一定であれば、 ステップ幅が正弦波テーブルで２倍になるから、形成される正弦波状モータ電流 の周波数も、ｎ＝１の場合に対して２倍になる。これによりステップモータの回 転速度も２倍になる。 従って数ｎは、読み出される正弦波テーブルに対する時間的圧縮係数であり、 ーブルスペース間のステップ幅が大きくなり、これにより形成される正弦波状モ ータ電流の周波数はより高くなり、ステップモータの回転もより高速になる。ス テップ幅（Schrittweite）が一定に設定されている限り、ステップモータの回転 速度も一定である。 正弦波テーブルにおけるステップ幅を段階的に拡大または縮小することにより 、加速および減速を実現することができる。従ってモータの加速運動を調整（制 御）するために、一定のサンプリング時間により選択されたデジタル電流目標値 が正弦波テーブルから読み出され、このときに正弦波テーブルの読み出されるテ ーブルスペース間の間隔が断えず増大する。モータの減速運動を調整するために 、一定のサンプリング時間により選択されたデジタル電流目標値が正弦波テーブ ルから読み出され、このときにテーブルの読み出されるテーブルスペース間の間 隔が連続的に減少する。 ＣＰＵ能力が十分に高い場合には、所要のデジタル電流目標値を正弦波信号に 対して、EPROMから読み出すのではなく連続的にＣＰＵにより計算することがで きよう。しかしここでの課題は、能力の低いＣＰＵによるステップモータ制御を 提供することである。 ステップモータの位置および回転速度を制御するためにＣＰＵが使用される。 ＣＰＵはステップモータの所望の目標位置までの一連の中間位置（複数）（シー ケンス）を計算する。（なお、目標位置に到達するためにはこれら中間位置を順 次走行しなければならない。）ステップ幅はこのために任意に変化することがで きる。ステップ幅は、正弦波テーブルにおいて読み出すべきテーブルスペース（ 枠目）間の間隔によって決められる。サンプリング周波数が一定であるため、ス テップモータはステップが大きいときに大きな速度で回転し、ステップが小さい ときには小さな速度で回転する。 計算された各中間位置に対して、ＣＰＵによりモータの相毎に、正弦波テーブ ルから読み出すべきデジタル電流目標値が規定される。次にＣＰＵにより順次、 ＣＰＵにより計算された中間位置シーケンス（Folge）に相応して所属のデジタ ル電流目標値が正弦波テーブルから一定のサンプリング周波数で読み出される。 ＣＰＵにより読み出されたデジタル電流目標値は次にアナログ値に変換され、 そこからローパスフィルタにより滑らかな正弦波状の電流目標値経過が再構成（ 再現）される。この電流目標値経過からステップモータの相を励起するためのモ ータ電流が導出される。このために従属請求項には種々の実施形態が示されてい る。 本発明の方法の１つの構成では、正弦波テーブルから読み出されたデジタル電 流目標値がＤ／Ａ変換器に供給される。Ｄ／Ａ変換器の出力端子には段付けられ たアナログ電流目標値が現れる。その基本波形は、低い回転速度、すなわち小さ なステップ幅に対しては近似的に正弦波状である。高い回転速度、すなわち大き なステップ幅に対しては、段付けられたアナログ電流目標値は大きな振幅変化を 有し、正弦波にはあまり似ていない。段付けられた電流目標値はすべて一定のサ ンプリング周波数で現れる。このことは、サンプリング周波数に同調されたただ １つのアナログ・ローパスフィルタによって、所与の、ここでの平滑な正弦波波 形への、前提の下で再現される。 サンプリング周波数は一定であるから、走査ないしサンプリング定理（理論） が適用される（これについては一般の数学書また“Elektrische Kleinmotoren” H.Moczala et al.著,Expert-Verlag,1993，pp.278-281参照）。これに従いサン プリング周波数が復元されるべき周波数の最高値の少なくとも２倍であれば、時 間的に変化する信号が一定のサンプリング周波数によるサンプリングに従って、 走査（サンプリング）された値から完全に復元できる。 本発明の方法にとってこのことは、サンプリング周波数を、形成すべき正弦波 周波数の最高周波数の２倍よりも大きく選択しなければならないことを意味する 。この正弦波周波数の最高周波数は、全ステップ駆動におけるステップモータの 調整可能最高回転速度に相応する。これは、正弦波テーブルの１周期期間当たり ４つのサンプリングだけでモータが最高速度で走行するようなサンプリング周波 数である。同じ低いサンプリング周波数により、比較的に低い他のすべての走行 速度も可能である。すなわち、１正弦波周期期間当たりで４つを越える目標値を サンプリングするのである。 その結果、正弦波周期の完全な経過において、正弦波テーブルから少なくとも 曲線を完全に復元するために必要である。しかし２相ステップモータの全ステッ プ駆動、すなわち全正弦波周期期間に対して４つのステップによる全ステップ駆 動では、すでに４つの支持点が存在している。なぜなら、ＥＰＲＯＭの正弦波テ ーブルが４つの箇所でサンプリングされるからである。従って全ステップ駆動で はすでにサンプリング理論の要求が常に満たされている。相応に多数のサンプリ ングによる微細ステップ駆動に対してこの要求はいずれにしろ満たされる。 ステップ電流の制御に対する電流目標値の正弦波状経過を復元するために、適 切なローパスフィルタが使用される。段付けられたアナログ電流目標値からこの ローパスフィルタは滑らかな正弦波曲線を復元する。ローパスフィルタは、形成 すべき正弦波周波数に相応しないすべての周波数をろ波しなければならない。こ のためにローパスフィルタのフィルタ遮断周波数は、ＣＰＵのサンプリング（Ab tast）周波数の半分よりも小さく選択しなければならない。ローパスフィルタを 簡単にするために最低可能サンプリング周波数よりも高い一定のサンプリング周 波数により動作することができる。そしてローパスフィルタの出力端子には電流 目標値の滑らかな正弦波信号が現れ、この信号が出力段の入力端子に供給され、 出力段はここからモータ電流を形成する。 本発明の方法の別の実施形態では、正弦波テーブルから読み出されたデジタル 電流目標値が、Ｄ／Ａ変換器の代わりにパルス幅変調器に供給される。このパル ス幅変調器は、正弦波テーブルから到来した各デジタル電流目標値に対してその 出力端子に、一定のパルス幅変調周波数を有する高周波パルス幅変調周波数を形 成する。このパルスシーケンスを以下簡単に、ＰＷＭ周波数と称する。この形成 されたパルスシーケンスのアナログ平均値はそれぞれ、入力信号の高さに比例す る。 パルス幅変調器により形成された高周波パルスシーケンスはローパスフィルタ の入力端子に供給される。パルス幅変調器により形成されたパルスシーケンスの 一定のＰＷＭ周波数は、ＣＰＵのサンプリング周波数よりも高く、しかし少なく とも同じでなければならず、従ってローパスフィルタの遮断周波数の２倍よりも 高くなければならない。ローパスフィルタは、到来する各高周波パルスシーケン スに対してアナログ平均値を形成し、このときにＰＷＭ周波数とサンプリング周 波数をろ波して取り出す。これによりローパスフィルタは直接、電流目標値に対 する滑らかなアナログ正弦波信号を、ＣＰＵにより読み出された電流目標値に相 応して復元する。従ってローパスフィルタの出力端子には電流目標値の滑らかな 正弦波信号が発生し、この信号が最終（出力）段の入力端子に供給される。 ステップモータの各相に対して、正弦波テーブルの読み出された電流目標値か ら前記のようにして、すなわちＤ／Ａ変換器と後続のローパスフィルタとの組合 せによって、またはパルス幅変調器と後続のローパスフィルタとの組合せによっ て、相応に位相シフトされた電流目標値の実際の正弦波状経過が形成され、それ ぞれの最終（出力）段に供給される。最終（出力）段の出力端子は位相シフトさ れた正弦波状のモータ電流を送出する。 公知の制御によってステップモータは、正弦波状に段付けられたモータ電流値 に相応し、小さな跳躍的ステップでその目標位置へ走行する。走行速度が高く、 そのために位置分解能が低下しているとき、すなわちステップが大きいときには 、公知の制御による運転ではモータに障害となる大きな運転ノイズが発生したり 、障害となる振動が発生したりする。これに対して本発明の方法により制御すれ ば、ステップモータは実際に正弦波状のモータ電流に基づいて、ジャンプなしで 、ひいては静粛に低振動でその目標位置へ走行する。 本発明の方法は、すべての永久磁石励磁形ステップモータに対する位置決め動 作に適する。すなわち、ハイブリッドステップモータおよびリニア形ステップ駆 動、並びに少なくとも２つのコイルと位相のずれたモータ電流を備えたすべての モータ、例えば同期電動機に対しても適する。同じように本発明の方法を多相ス テップモータに適用することも可能である。これは例えば、各相に対して正弦波 テーブルから、所要の位相差を備えた所要のデジタル電流目標値を読み出し、そ こから本発明により、モータの種々の相に対して所要の位相シフトされたモータ 電流を形成することによって行われる。性能の高いＣＰＵによって、正弦波テー ブルのデジタル電流目標値を、これを正弦波テーブルから取り出すのではなく連 続的に計算することも可能である。 これまで公知の、微細ステップ駆動におけるステップモータ制御とは異なり、 本発明の方法はすべての速度に対し、そしてすべての微細位置決めに対して常に 同じ低いサンプリング周波数により動作する。従って本発明の方法により、サン プリング周波数が一定であっても、できるだけ微細に分割されたただ１つの正弦 波テーブルを設定するだけで位置分解能を任意に向上させることができ、しかも そのままの最高速度においてそうすることができる。本発明では微細に分割され たただ１つの正弦波テーブルですべてのステップ幅の調整に十分であるから、公 知の方法のように、種々のステップ幅に対して種々の正弦波テーブルを記憶する ための記憶容量は必要ない。 本発明の方法は、任意に高い位置分解能を備えた多数の速度および加速プロフ ィールが可能であり、しかも同時に回転運動が最適化されていることを特徴とす る。従って本発明の方法はこれまでのステップモータ制御よりも明らかに優れて いる。なぜなら従来の制御で高い速度は、位置分解能を低減することによっての み、或いはすでに述べた欠点を伴うステップ周波数の上昇によってのみ達成され るからである。 一定のサンプリング周波数の大きさは単位時間当たりのＣＰＵ計算演算の数を 定め、ひいては必要なＣＰＵ能力に影響する。本発明の方法はすべての速度およ びすべての分解能において、同じ低い一定のサンプリング周波数により動作する から、常におなじ能力の低いＣＰＵが必要なだけである。 本発明を２つの実施例に基づき、図面を用いて詳細に説明する。 図１は、Ｄ／Ａ変換器によるデジタル／アナログ変換を行う本発明の第１の装 置の回路図、 図２は、パルス幅変調器によるデジタル／アナログ変換を行う本発明の第２の 装置の回路図である。 図１においてＥＰＲＯＭ１には正弦波テーブルが記憶されており、正弦波テー ブルは形成すべきモータ電流に対するデジタル電流目標値を含む。テーブルスペ ース（枠目ないし欄）の数はモータの可能位置分解能を定める。ＣＰＵ２は１正 弦波周期期間当たりに一定のサンプリング周波数で、少なくとも３つの選択され たデジタル電流目標値をＥＰＲＯＭ１の正弦波テーブルから読み出す。 この実施例では簡単にするために、一定の回転速度がモータに対して調整され るものと仮定する。このためにデジタル電流目標値が正弦波テーブルから、読み 出しすべきテーブルスペース間の間隔を一定にして読み出される。この実施例で は、正弦波テーブルが大きなステップ幅で読み出されると仮定する。このことに より、形成すべきモータ電流の周波数は高くなり、ひいてはステップモータの回 転速度も高くなる。 ＣＰＵ２により正弦波テーブルから読み出されたデジタル電流目標値はＤ／Ａ 変換器３に供給される。Ｄ／Ａ変換器３の出力端子には、段付けられたアナログ 電流目標値が現れる。この電流目標値は図１に別個に模式的に示されている。こ の電流目標値は図示の実施例では、近似的に正弦波状の経過を有する。正弦波の １周期期間当たりでわずか数回のサンプリングしか行わないから、Ｄ／Ａ変換器 ３のアナログ出力信号は非常に大きな跳躍を有している。 この電流目標値はローパスフィルタ４の入力端子に供給され、その出力端子に 図１に別個に示すように、電流目標値の完全に復元された正弦波信号が現れる。 この滑らかな正弦波信号は最終（出力）段５に供給され、出力段はここから正弦 波状のモータ電流を２相ステップモータ６の第１の相に対して形成する。 ステップモータ６の第２の相に対して、モータ電流は同じように本発明の方法 に従いすでに述べたように形成される。このためにＣＰＵ２は選択されたデジタ ル電流目標値をステップモータ６の第２の相のモータ電流に対してＥＰＲＯＭ１ から読み出す。デジタル電流目標値はこのために、ステップモータ６の第１の相 に対する目標値に対して９０°位相がずらされて正弦波テーブルから読み出され る。読み出されたデジタル電流目標値はＤ／Ａ変換器７に供給され、その出力端 子には段付けられたアナログ電流目標値が現れる。このアナログ電流目標値はＤ ／Ａ変換器３後のアナログ電流目標値に対して９０°位相がずれている。 Ｄ／Ａ変換器７の出力信号はローパスフィルタ８の入力端子に供給され、この ローパスフィルタの出力端子には完全に復元された正弦波信号が現れる。この正 弦波信号は、ローパスフィルタ４の後の信号に対して９０°位相がシフトされて いる。ローパスフィルタ８の出力信号は最終（出力）段９の入力端子に供給され 、出力段は正弦波状のモータ電流をステップモータ６の第２の相に対して形成す る。 ステップモータ６の２つの相に、形成された正弦波状の位相のずれたモータ電 流が供給されると直ちにステップモータ６は一定の速度で回転する。ステップモ ータ６の終端位置は、ＣＰＵ２により最後に読み出された、正弦波テーブルの２ つのデジタル電流目標値により定められる。これら２つのデジタル電流目標値は ９０°だけ位相がずれており、これらはさらに２つの相に対するモータ電流に処 理される。これによりモータはその終端位置へ回転する。 ステップモータ６に正弦波状の位相のずれたモータ電流が供給されない限り、 すなわちＣＰＵ２によりそれ以上のデジタル電流目標値が正弦波テーブルから読 み出されない限り、モータは停止したままである。９０°位相のずれたデジタル 電流目標値がさらに読み出されることによって初めて、再び正弦波状の位相のず れたモータ電流が形成され、ステップモータ６は再び運動する。 図２では図１に対して、Ｄ／Ａ変換器３，７がパルス幅変調器（ＰＷＭ）１０ ，１１により置換されている。この実施例がとりわけ有利であるのは、パルス幅 変調器は多数の市販のＣＰＵ構成素子にすでに含まれているからである。これに よりコストと回路構造が節約される。ＣＰＵ２は、ＥＰＲＯＭ１に記憶されてい る正弦波テーブルから一定のサンプリング周波数で、選択されたデジタル電流目 標値を読み出す。ここでもサンプリング理論を満たすために、１正弦波周期当た り少なくとも３つの選択されたデジタル電流目標値を正弦波テーブルから読み出 さなければならない。これらデジタル電流目標値はパルス幅変調器１０の入力端 子に供給される。 このパルス幅変調器は、デジタル電流目標値を一定のＰＷＭ周波数を有する高 周波パルスシーケンスに変換する。パルス幅変調器１０の出力端子におけるパル スシーケンスのアナログ平均値はそれぞれそのデジタル入力信号のレベルに比例 する。すなわち例えば、ゼロに等しいデジタル入力信号はパルス幅変調器１０の 出力端子に、個々のパルスのパルス幅に基づく平均値がやはりゼロであるパルス シーケンスを形成する。ゼロより大きなデジタル入力信号に対しては、出力信号 のパルスの正成分（幅）が次のように拡大される。すなわち、新たなパルスシー ケンスの平均値がゼロよりも大きく、かつ入力信号の高さに比例するように拡大 される。ゼロより小さなデジタル入力信号に対しては、出力信号のパルスの正成 分（幅）が次のように狭くなる。すなわち、新たなパルスシーケンスの平均値が ゼロより小さく、かつ入力信号の高さに比例するように狭くなる。パルス幅変調 器１０の出力端子に現れるパルスシーケンスは、非常に大きなステップ幅の場合 として図２に別個に示されている。 パルス幅変調器１０により形成された高周波パルスシーケンスはローパスフィ ルタ４の入力端子に供給される。パルス幅変調器１０により形成されたパルスシ ーケンスのＰＷＭ周波数は、ＣＰＵ２のサンプリング周波数に少なくとも等しい かまたはそれより高く、従ってローパスフィルタ４の遮断周波数の２倍より大で ある。ローパスフィルタ４は各到来した高周波パルスシーケンスに対してアナロ グ平均値を形成し、このときにパルス幅変調器１０のＰＷＭ周波数も、ＣＰＵ２ のサンプリング周波数もフィルタリングする。これにより復元すべき正弦波信号 に相応しないすべての周波数がろ波して取り出される。このようにしてローパス フィルタ４は電流目標値の完全に滑らかな正弦波信号をその出力端子に送出する 。ローパスフィルタ４の出力端子に現れる、完全に復元された滑らかな正弦波信 号が図２に別個に示されている。この滑らかな正弦波信号は最終（出力）段５の 入力端子に供給され、出力段はここからステップモータ６の第１の相に対するモ ータ電流を形成する。 相応してステップモータ６の第２の相に対するモータ電流も形成される。この ためにＣＰＵ２により一定のサンプリング周波数でＥＰＲＯＭ１から選択された デジタル電流目標値が読み出され、パルス幅変調器（ＰＷＭ）１１の入力端子に 供給される。デジタル電流目標値はこのために、ステップモータ６の第１の位相 に対する目標値に対して９０°位相がずらされて正弦波テーブルから読み出され る。 各到来するデジタル電流目標値に対してパルス幅変調器１１はその出力端子に 高周波のパルスシーケンスを送出し、このパルスシーケンスは入力信号に比例す るアナログ平均値を有している。パルス幅変調器１１により形成されたパルスシ ーケンスはローパスフィルタ８の入力端子に供給される。このローパスフィルタ は、すでに上に述べたローパスフィルタ４と同じように、到来したパルスシーケ ンスから完全に滑らかな電流目標値の正弦波信号を復元する。ローパスフィルタ ８の出力端子に現れる復元された正弦波信号は、図２に別個に示された、ローパ スフィルタ４により復元された正弦波信号に対して９０°位相がずれている。ロ ーパスフィルタ８の出力端子にある正弦波信号は出力段９の入力端子に供給され 、出力段はこれから正弦波状のモータ電流をステップモータ６の第２の相に対し て形成する。 この実施例でもステップモータ６は、その２つの相に正弦波状の位相のずれた モータ電流が供給される限り走行する。ステップモータ６の走行された終端位置 も同じように、正弦波テーブルから読み出された最後の２つの電流目標値により 定められ、これらがモータ電流に変換される。 参照符号リスト １−ＥＰＲＯＭ ２−ＣＰＵ ３−Ｄ／Ａ変換器 ４−ローパスフィルタ ５−最終（出力）段 ６−２相ステップモータ ７−Ｄ／Ａ変換器 ８−ローパスフィルタ ９−最終（出力）段 １０−パルス幅変調器 １１−パルス幅変調器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． デジタル電流目標値が正弦波テーブルの形態で記憶されており、該正弦 波テーブルから読み出され、読み出されたデジタル電流目標値からステップモー タ（６）の相を励磁するためのモータ電流を導出する、ステップモータ（６）の 制御方法において、 ａ）一定のサンプリング周波数により、正弦波テーブルのテーブルスペースから 、１周期期間当たり少なくとも３つの電流目標値を選択し、読み出し、 ｂ）各読み出されたデジタル電流目標値を離散的アナログ信号に変換し、 ｃ）該離散的アナログ信号からローパスフィルタリングにより滑らかな正弦波信 号を復元し、当該復元された正弦波信号からステップモータ（６）の相を励磁す るためのモータ電流を導出する、 ことを特徴とする制御方法。 ２． 読み出されたデジタル電流目標値をＤ／Ａ変換器（３，７）により離散 的アナログ信号に変換する、請求項１記載の方法。 ３． 読み出されたデジタル電流目標値を離散的アナログ信号に変換するため にパルス幅変調器（１０，１１）により変調する、請求項１記載の方法。 ４． ステップモータ（６）の一定の速度を調整するために、デジタル電流目 標値を一定の間隔でテーブルスペースから読み出す、請求項１から３までのいず れか１項記載の方法。 ５． ステップモータ（６）の加速運動を調整するために、デジタル電流目標 値を断えず増大する間隔をもってテーブルスペースから読み出す、請求項１から ４までのいずれか１項記載の方法。 ６． ステップモータ（６）の減速運動を調整するために、デジタル電流目標 値を断えず減少する間隔をもってテーブルスペースから読み出す、請求項１から ５までのいずれか１項記載の方法。 ７． 選択されたデジタル電流目標値を断えず算出し、中間記憶する、請求項 １から６までのいずれか１項記載の方法。 ８． 請求項１記載のステップモータ（６）の制御方法を実施するための装置 であって、 電流目標値をデジタル正弦波テーブルの形態で記憶するためのＥＰＲＯＭ（１ ）と、 デジタル正弦波テーブルからのデジタル電流目標値に対する読み出し周波数を 形成するためのＣＰＵ（２）と、 アナログ値に変換された電流目標値から、ステップモータ（６）の相に対する 電流目標値を形成するための最終（出力）段とを有する装置において、 該ＣＰＵ（２）がデジタル電流目標値を一定のサンプリング周波数でサンプリ ングし、 選択されたテーブルスペースからサンプリングされたデジタル電流目標値を離 散的アナログ電流目標値に変換するための電子変換器が設けられており、 最終（出力）段に前置接続されたローパスフィルタの遮断周波数がＣＰＵのサ ンプリング周波数の半分よりも低い、 ことを特徴とする装置。 ９． 電子変換器は、Ｄ／Ａ変換器（３）である、請求項８記載の装置。 １０． 電子変換器は、パルス幅変調周波数が前記サンプリング周波数以下で あるパルス幅変調器である、請求項８記載の装置。