JP2002267678A - モータの速度検出方法および装置 - Google Patents
モータの速度検出方法および装置Info
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- JP2002267678A JP2002267678A JP2001063218A JP2001063218A JP2002267678A JP 2002267678 A JP2002267678 A JP 2002267678A JP 2001063218 A JP2001063218 A JP 2001063218A JP 2001063218 A JP2001063218 A JP 2001063218A JP 2002267678 A JP2002267678 A JP 2002267678A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ制御装置において位置データのサンプ
ル周期に依存することなく、必要な速度分解能を得るこ
とを目的とする。 【解決手段】 サーボモータやリニアモータなどのモー
タを指令通り動作するように制御するモータ制御装置に
おけるモータの速度検出方法において、モータ５の回転
子などの制御対象の位置を検出する位置検出手段６を備
え、制御対象の移動速度を検出するために前記位置検出
手段６が出力するパルス信号をカウントするとともにパ
ルス信号の幅を高周波のクロック信号で測定し、サンプ
ル周期の始点と終点とを除いた期間のパルス信号のカウ
ント情報とその期間のパルス信号の全幅の時間情報とか
ら制御対象の速度情報を得る。
ル周期に依存することなく、必要な速度分解能を得るこ
とを目的とする。 【解決手段】 サーボモータやリニアモータなどのモー
タを指令通り動作するように制御するモータ制御装置に
おけるモータの速度検出方法において、モータ５の回転
子などの制御対象の位置を検出する位置検出手段６を備
え、制御対象の移動速度を検出するために前記位置検出
手段６が出力するパルス信号をカウントするとともにパ
ルス信号の幅を高周波のクロック信号で測定し、サンプ
ル周期の始点と終点とを除いた期間のパルス信号のカウ
ント情報とその期間のパルス信号の全幅の時間情報とか
ら制御対象の速度情報を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットや生産設
備等において位置制御や速度制御のために使用されるモ
ータ制御装置におけるモータの速度検出方法および装置
に関するものである。
備等において位置制御や速度制御のために使用されるモ
ータ制御装置におけるモータの速度検出方法および装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ロボットや工作機械、生産設備等
においてサーボモータやリニアモータが使用され、より
精密な制御を行うためモータの回転子などの制御対象の
位置検出にエンコーダやリニアスケールを使ったフィー
ドバック制御が多用されている。従来のモータ制御方法
を図１、４、５に基づいて説明する。
においてサーボモータやリニアモータが使用され、より
精密な制御を行うためモータの回転子などの制御対象の
位置検出にエンコーダやリニアスケールを使ったフィー
ドバック制御が多用されている。従来のモータ制御方法
を図１、４、５に基づいて説明する。
【０００３】図１はモータを用いて位置制御を行なう場
合の一般的な制御ブロック図である。モータ５に取り付
けられたエンコーダ等の位置検出器６の出力を位置カウ
ンタ７により位置データに変換し、位置指令と前記位置
データの差を位置制御アンプ１に入力する。位置制御ア
ンプ１は、前記位置指令と位置データの差に基づき速度
指令を出力する。この速度指令と速度演算部８において
位置データに基づいて演算される速度データとの差を速
度制御アンプ２に入力する。速度制御アンプ２は、前記
速度指令と速度データの差に基づき電流指令を出力す
る。この電流指令と電流検出器４において検出される電
流データとの差を電流制御アンプ３に入力する。電流制
御アンプ３は前記電流指令と電流データの差に基づいて
モータ５に流す電流を制御する。
合の一般的な制御ブロック図である。モータ５に取り付
けられたエンコーダ等の位置検出器６の出力を位置カウ
ンタ７により位置データに変換し、位置指令と前記位置
データの差を位置制御アンプ１に入力する。位置制御ア
ンプ１は、前記位置指令と位置データの差に基づき速度
指令を出力する。この速度指令と速度演算部８において
位置データに基づいて演算される速度データとの差を速
度制御アンプ２に入力する。速度制御アンプ２は、前記
速度指令と速度データの差に基づき電流指令を出力す
る。この電流指令と電流検出器４において検出される電
流データとの差を電流制御アンプ３に入力する。電流制
御アンプ３は前記電流指令と電流データの差に基づいて
モータ５に流す電流を制御する。
【０００４】位置データより速度データを演算する方法
を図４、５により説明する。図４はモータ５、位置検出
器６及び制御装置の接続を表したものである。位置検出
器６から出力されるＡ相、Ｂ相、Ｚ相の３種類の信号
は、それぞれ差動入力回路９を通し各１ビットのデジタ
ル信号に変換される。Ａ相信号とＢ相信号は位置カウン
タ７に入力され、１６ビットから３２ビット程度の位置
データに変換され、Ｚ相信号はそのままマイクロプロセ
ッサ１２に入力される。マイクロプロセッサ１２は位置
指令と位置データと電流データとに基づいて図１に示す
制御演算を行い、モータ５の各相に流す電流を演算し、
駆動回路１０に演算結果を出力する。
を図４、５により説明する。図４はモータ５、位置検出
器６及び制御装置の接続を表したものである。位置検出
器６から出力されるＡ相、Ｂ相、Ｚ相の３種類の信号
は、それぞれ差動入力回路９を通し各１ビットのデジタ
ル信号に変換される。Ａ相信号とＢ相信号は位置カウン
タ７に入力され、１６ビットから３２ビット程度の位置
データに変換され、Ｚ相信号はそのままマイクロプロセ
ッサ１２に入力される。マイクロプロセッサ１２は位置
指令と位置データと電流データとに基づいて図１に示す
制御演算を行い、モータ５の各相に流す電流を演算し、
駆動回路１０に演算結果を出力する。
【０００５】図５は速度演算部８での速度の算出方法を
表したものである。サンプル周期毎に読み取った位置デ
ータの差分を下記の式（１）のように演算して速度を得
ている。
表したものである。サンプル周期毎に読み取った位置デ
ータの差分を下記の式（１）のように演算して速度を得
ている。
【０００６】 速度＝（ＰN+M−ＰN）／ＴS［ＰＰＳ］ …（１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように位置デー
タの差分より速度を演算する方式では、制御特性を上げ
ようとしてサンプル周期を短くすると位置データの差分
が小さくなり速度の分解能が低下する。また、モータを
低速で制御する時も位置データの差分が小さくなり１パ
ルスの重みが大きくなって速度の分解能が低下する。こ
れらを避けるためには制御周期に対して位置データの差
分をとる間隔を広げ、位置データの移動平均等を求める
ことで速度分解能を低下しないようにする必要がある
が、算出した速度が実速度に比べて遅れるため位相余裕
が小さくなり、発振を引き起こすなど制御特性を悪化す
る要因となるので、速度分解能を維持しながら制御周期
を短縮できないという課題がある。
タの差分より速度を演算する方式では、制御特性を上げ
ようとしてサンプル周期を短くすると位置データの差分
が小さくなり速度の分解能が低下する。また、モータを
低速で制御する時も位置データの差分が小さくなり１パ
ルスの重みが大きくなって速度の分解能が低下する。こ
れらを避けるためには制御周期に対して位置データの差
分をとる間隔を広げ、位置データの移動平均等を求める
ことで速度分解能を低下しないようにする必要がある
が、算出した速度が実速度に比べて遅れるため位相余裕
が小さくなり、発振を引き起こすなど制御特性を悪化す
る要因となるので、速度分解能を維持しながら制御周期
を短縮できないという課題がある。
【０００８】本発明は、モータ制御装置において位置デ
ータのサンプル周期に依存することなく、必要な速度分
解能を得ることを目的とする。
ータのサンプル周期に依存することなく、必要な速度分
解能を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、サーボモータやリニアモータなどのモータ
を指令通り動作するように制御するモータ制御装置にお
けるモータの速度検出方法において、モータの回転子な
どの制御対象の位置を検出する位置検出手段を備え、制
御対象の移動速度を検出するために前記位置検出手段が
出力するパルス信号をカウントするとともにパルス信号
の幅を高周波のクロック信号で測定し、サンプル周期の
始点と終点とを除いた期間のパルス信号のカウント情報
とその期間のパルス信号の全幅の時間情報とから制御対
象の速度情報を得ることを特徴とする。
に本発明は、サーボモータやリニアモータなどのモータ
を指令通り動作するように制御するモータ制御装置にお
けるモータの速度検出方法において、モータの回転子な
どの制御対象の位置を検出する位置検出手段を備え、制
御対象の移動速度を検出するために前記位置検出手段が
出力するパルス信号をカウントするとともにパルス信号
の幅を高周波のクロック信号で測定し、サンプル周期の
始点と終点とを除いた期間のパルス信号のカウント情報
とその期間のパルス信号の全幅の時間情報とから制御対
象の速度情報を得ることを特徴とする。
【００１０】また、本発明は、サーボモータやリニアモ
ータなどのモータを指令通り動作するように制御するモ
ータ制御装置におけるモータの速度検出装置において、
モータの回転子などの制御対象の位置を検出する位置検
出手段と、前記位置検出手段が出力するパルス信号をカ
ウントする位置カウンタと、前記パルス信号の幅を高周
波のクロック信号で測定するパルス幅計測回路と、サン
プル周期の始点と終点とを除いた期間のパルス信号のカ
ウント情報とその期間のパルス信号の全幅の時間情報と
から制御対象の速度情報を得る速度演算手段とを備えた
ことを特徴とする。
ータなどのモータを指令通り動作するように制御するモ
ータ制御装置におけるモータの速度検出装置において、
モータの回転子などの制御対象の位置を検出する位置検
出手段と、前記位置検出手段が出力するパルス信号をカ
ウントする位置カウンタと、前記パルス信号の幅を高周
波のクロック信号で測定するパルス幅計測回路と、サン
プル周期の始点と終点とを除いた期間のパルス信号のカ
ウント情報とその期間のパルス信号の全幅の時間情報と
から制御対象の速度情報を得る速度演算手段とを備えた
ことを特徴とする。
【００１１】これにより、位置データのサンプル周期に
依存することなく、必要とする速度分解能が得られる。
依存することなく、必要とする速度分解能が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明のモータの速度検出
方法および装置を示す好ましい実施形態について、図面
を参照しながら説明する。
方法および装置を示す好ましい実施形態について、図面
を参照しながら説明する。
【００１３】図１は本発明の一実施例であるモータ制御
装置の主要部の構成を示す制御ブロック図である。図１
に示すように、モータ５に取り付けられたエンコーダ等
の位置検出器６の出力を位置カウンタ７により位置デー
タに変換し、位置指令と前記位置データの差を位置制御
アンプ１に入力する。位置制御アンプ１は、前記位置指
令と位置データの差に基づき速度指令を出力する。この
速度指令と速度演算部８において位置データに基づいて
演算される速度データとの差を速度制御アンプ２に入力
する。速度制御アンプ２は、前記速度指令と速度データ
の差に基づき電流指令を出力する。この電流指令と電流
検出器４において検出される電流データとの差を電流制
御アンプ３に入力する。電流制御アンプ３は前記電流指
令と電流データの差に基づいてモータ５に流す電流を制
御する。
装置の主要部の構成を示す制御ブロック図である。図１
に示すように、モータ５に取り付けられたエンコーダ等
の位置検出器６の出力を位置カウンタ７により位置デー
タに変換し、位置指令と前記位置データの差を位置制御
アンプ１に入力する。位置制御アンプ１は、前記位置指
令と位置データの差に基づき速度指令を出力する。この
速度指令と速度演算部８において位置データに基づいて
演算される速度データとの差を速度制御アンプ２に入力
する。速度制御アンプ２は、前記速度指令と速度データ
の差に基づき電流指令を出力する。この電流指令と電流
検出器４において検出される電流データとの差を電流制
御アンプ３に入力する。電流制御アンプ３は前記電流指
令と電流データの差に基づいてモータ５に流す電流を制
御する。
【００１４】図２は、モータ５、位置検出器６および制
御装置の接続関係を表したものである。位置検出器６か
ら出力されるＡ相、Ｂ相、Ｚ相の３種類の信号は、それ
ぞれ差動入力回路９を通し各１ビットのデジタル信号に
変換される。Ａ相信号とＢ相信号は位置カウンタ７とパ
ルス幅計測回路１１に入力され、１６ビットから３２ビ
ット程度の位置データとパルス幅データに変換される。
なお、図３に示すように、パルス幅計測回路１１では高
周波のクロック信号を用いて、サンプル開始のパルス
（ＰN）の次にカウントされるパルス（ＰN+1）から、サ
ンプル終了の前にカウントされたパルス（ＰN+M−１）
までの全パルス幅（Ｔ）を計測する。Ｚ相信号はそのま
まマイクロプロセッサ１２に入力される。マイクロプロ
セッサ１２は位置指令と位置データと電流データとに基
づいて図１に示すブロック図の制御演算を行い、モータ
５の各相に流す電流を演算し、駆動回路１０に演算結果
を出力する。
御装置の接続関係を表したものである。位置検出器６か
ら出力されるＡ相、Ｂ相、Ｚ相の３種類の信号は、それ
ぞれ差動入力回路９を通し各１ビットのデジタル信号に
変換される。Ａ相信号とＢ相信号は位置カウンタ７とパ
ルス幅計測回路１１に入力され、１６ビットから３２ビ
ット程度の位置データとパルス幅データに変換される。
なお、図３に示すように、パルス幅計測回路１１では高
周波のクロック信号を用いて、サンプル開始のパルス
（ＰN）の次にカウントされるパルス（ＰN+1）から、サ
ンプル終了の前にカウントされたパルス（ＰN+M−１）
までの全パルス幅（Ｔ）を計測する。Ｚ相信号はそのま
まマイクロプロセッサ１２に入力される。マイクロプロ
セッサ１２は位置指令と位置データと電流データとに基
づいて図１に示すブロック図の制御演算を行い、モータ
５の各相に流す電流を演算し、駆動回路１０に演算結果
を出力する。
【００１５】図３は速度演算部８での速度の算出方法を
表したものである。サンプル周期毎に読み取った位置デ
ータの差分（ＰN+M−ＰN）と、サンプル周期の始点と終
点を除いた期間のパルス信号の全幅の時間すなわち前記
全パルスの幅（Ｔ）とから速度を算出する。
表したものである。サンプル周期毎に読み取った位置デ
ータの差分（ＰN+M−ＰN）と、サンプル周期の始点と終
点を除いた期間のパルス信号の全幅の時間すなわち前記
全パルスの幅（Ｔ）とから速度を算出する。
【００１６】 速度＝（ＰN+M−ＰN−１）／Ｔ［ＰＰＳ］ …（２） このようにすれば位置データの差分（ＰN+M−ＰN）と前
記全パルス幅（Ｔ）から上記式（１）で求められた以上
の分解能の速度データが得られる。このときの速度分解
能はパルス幅を計測する時間分解能（計測する高周波ク
ロックの周波数）に依存しているが、これが高分解能で
あることは勿論である。
記全パルス幅（Ｔ）から上記式（１）で求められた以上
の分解能の速度データが得られる。このときの速度分解
能はパルス幅を計測する時間分解能（計測する高周波ク
ロックの周波数）に依存しているが、これが高分解能で
あることは勿論である。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、制御対象
の位置データのサンプル周期に依存することなく、必要
とする速度分解能が得られ、モータの速度制御の制御特
性が向上する。
の位置データのサンプル周期に依存することなく、必要
とする速度分解能が得られ、モータの速度制御の制御特
性が向上する。
【図１】モータの位置制御ブロック図。
【図２】本発明の一実施形態の制御装置とモータおよび
位置検出器との接続図。
位置検出器との接続図。
【図３】その速度検出方法を示す図。
【図４】従来の制御装置とモータおよび位置検出器との
接続図。
接続図。
【図５】従来の速度検出方法を示す図。
１ 位置制御アンプ ２ 速度制御アンプ ３ 電流制御アンプ ４ 電流検出器 ５ モータ ６ 位置検出器 ７ 位置カウンタ ８ 速度演算部 ９ 差動入力回路 １０ 駆動回路 １１ パルス幅計測回路 １２ マイクロプロセッサ
Claims (2)
- 【請求項１】 サーボモータやリニアモータなどのモー
タを指令通り動作するように制御するモータ制御装置に
おけるモータの速度検出方法において、モータの回転子
などの制御対象の位置を検出する位置検出手段を備え、
制御対象の移動速度を検出するために前記位置検出手段
が出力するパルス信号をカウントするとともにパルス信
号の幅を高周波のクロック信号で測定し、サンプル周期
の始点と終点とを除いた期間のパルス信号のカウント情
報とその期間のパルス信号の全幅の時間情報とから制御
対象の速度情報を得ることを特徴とするモータの速度検
出方法。 - 【請求項２】 サーボモータやリニアモータなどのモー
タを指令通り動作するように制御するモータ制御装置に
おけるモータの速度検出装置において、モータの回転子
などの制御対象の位置を検出する位置検出手段と、前記
位置検出手段が出力するパルス信号をカウントする位置
カウンタと、前記パルス信号の幅を高周波のクロック信
号で測定するパルス幅計測回路と、サンプル周期の始点
と終点とを除いた期間のパルス信号のカウント情報とそ
の期間のパルス信号の全幅の時間情報とから制御対象の
速度情報を得る速度演算手段とを備えたことを特徴とす
るモータの速度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001063218A JP2002267678A (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | モータの速度検出方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001063218A JP2002267678A (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | モータの速度検出方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002267678A true JP2002267678A (ja) | 2002-09-18 |
Family
ID=18922245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001063218A Pending JP2002267678A (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | モータの速度検出方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002267678A (ja) |
-
2001
- 2001-03-07 JP JP2001063218A patent/JP2002267678A/ja active Pending
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