JP2002296074A - モータの制御方法および装置 - Google Patents
モータの制御方法および装置Info
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- JP2002296074A JP2002296074A JP2001102029A JP2001102029A JP2002296074A JP 2002296074 A JP2002296074 A JP 2002296074A JP 2001102029 A JP2001102029 A JP 2001102029A JP 2001102029 A JP2001102029 A JP 2001102029A JP 2002296074 A JP2002296074 A JP 2002296074A
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- phase signal
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロータの回転位置を検出して制御するモータ
の制御方法において、高価で取扱いがむずかしい高分解
能のエンコーダを用いることなく高精度な制御を行う。 【解決手段】 ロータの一定の回転角度位置で出力され
るＺ相信号から回転速度に対応する電圧を求め、この電
圧を電圧・周波数変換し、さらに互いに９０°の位相差
を持った擬似Ａ相信号と擬似Ｂ相信号とを求め、これら
の擬似Ａ・Ｂ相信号に基づいてロータの回転位置を検出
する。擬似Ａ・Ｂ相信号はアップ／ダウン・カウンタで
加減算し、この加減算値に基づいて回転位置を検出す
る。
の制御方法において、高価で取扱いがむずかしい高分解
能のエンコーダを用いることなく高精度な制御を行う。 【解決手段】 ロータの一定の回転角度位置で出力され
るＺ相信号から回転速度に対応する電圧を求め、この電
圧を電圧・周波数変換し、さらに互いに９０°の位相差
を持った擬似Ａ相信号と擬似Ｂ相信号とを求め、これら
の擬似Ａ・Ｂ相信号に基づいてロータの回転位置を検出
する。擬似Ａ・Ｂ相信号はアップ／ダウン・カウンタで
加減算し、この加減算値に基づいて回転位置を検出す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ロータの回転位
置を求めてロータを制御する方法と、装置とに関するも
のである。
置を求めてロータを制御する方法と、装置とに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＡＣサーボモータなどでは、ロータの回
転位置（角度）を高精度に検出しながら、位置制御を行
ったり、界磁電流を制御している。ここに従来は回転角
度はロータに連結したロータリーエンコーダにより検出
している。
転位置（角度）を高精度に検出しながら、位置制御を行
ったり、界磁電流を制御している。ここに従来は回転角
度はロータに連結したロータリーエンコーダにより検出
している。
【０００３】このエンコーダは、ロータの一定回転角度
ごとに出力される互いに位相が９０°ずれたＡ相信号お
よびＢ相信号と、ロータの一定の位置で１回転に１回出
力されるＺ相信号を出力するものである。このエンコー
ダの精度（分解能）はロータ１回転当たりのＡ・Ｂ相信
号の数により決まる。
ごとに出力される互いに位相が９０°ずれたＡ相信号お
よびＢ相信号と、ロータの一定の位置で１回転に１回出
力されるＺ相信号を出力するものである。このエンコー
ダの精度（分解能）はロータ１回転当たりのＡ・Ｂ相信
号の数により決まる。
【０００４】図４は従来のＡＣサーボモータの制御系を
示す概念図である。モータ１０のロータに接続したエン
コーダ１２は、Ａ相、Ｂ相およびＺ相信号を出力する。
Ｚ相信号は原点管理部１４に入力され、ロータの原点が
検出される。Ａ・Ｂ相信号はアップ／ダウン・カウンタ
１６に入力される。このカウンタ１６はＡ・Ｂ相信号の
位相のずれから回転方向を検出し、ＡまたはＢ相信号を
加算・減算する。このカウンタ１６の加減算値と、原点
管理部１４が出力する信号とがコントローラ１８に入力
され、コントローラ１８は位置指令値と比較することに
よって駆動信号をドライバ２０に送り、モータ１０を制
御する。
示す概念図である。モータ１０のロータに接続したエン
コーダ１２は、Ａ相、Ｂ相およびＺ相信号を出力する。
Ｚ相信号は原点管理部１４に入力され、ロータの原点が
検出される。Ａ・Ｂ相信号はアップ／ダウン・カウンタ
１６に入力される。このカウンタ１６はＡ・Ｂ相信号の
位相のずれから回転方向を検出し、ＡまたはＢ相信号を
加算・減算する。このカウンタ１６の加減算値と、原点
管理部１４が出力する信号とがコントローラ１８に入力
され、コントローラ１８は位置指令値と比較することに
よって駆動信号をドライバ２０に送り、モータ１０を制
御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の装置
では、位置制御の精度を向上させるためには、エンコー
ダ１２の精度を高めることが必要である。すなわち分解
能の高いエンコーダ１２を用いることが必要である。し
かし高分解能のエンコーダ１２は極めて高価であり取扱
いが面倒でもあった。
では、位置制御の精度を向上させるためには、エンコー
ダ１２の精度を高めることが必要である。すなわち分解
能の高いエンコーダ１２を用いることが必要である。し
かし高分解能のエンコーダ１２は極めて高価であり取扱
いが面倒でもあった。
【０００６】この発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、高価で取扱いがむずかしい高分解能のエン
コーダを用いることなく高精度な制御を行うことができ
るモータの制御方法を提供することを第１の目的とす
る。またこの方法の実施に直接使用する制御装置を提供
することを第２の目的とする。
ものであり、高価で取扱いがむずかしい高分解能のエン
コーダを用いることなく高精度な制御を行うことができ
るモータの制御方法を提供することを第１の目的とす
る。またこの方法の実施に直接使用する制御装置を提供
することを第２の目的とする。
【０００７】
【発明の構成】この発明によればこの目的は、ロータの
回転位置を検出して制御するモータの制御方法におい
て、ロータの一定の回転角度位置で出力されるＺ相信号
から回転速度に対応する電圧を求め、この電圧を電圧・
周波数変換し、さらに互いに９０°の位相差を持った擬
似Ａ相信号と擬似Ｂ相信号とを求め、これらの擬似Ａ・
Ｂ相信号に基づいてロータの回転位置を検出することを
特徴とするモータの制御方法、により達成される。
回転位置を検出して制御するモータの制御方法におい
て、ロータの一定の回転角度位置で出力されるＺ相信号
から回転速度に対応する電圧を求め、この電圧を電圧・
周波数変換し、さらに互いに９０°の位相差を持った擬
似Ａ相信号と擬似Ｂ相信号とを求め、これらの擬似Ａ・
Ｂ相信号に基づいてロータの回転位置を検出することを
特徴とするモータの制御方法、により達成される。
【０００８】擬似Ａ・Ｂ相信号はアップ／ダウン・カウ
ンタで加減算し、この加減算値に基づいて回転位置を検
出することができる。ここにカウンタでは、擬似Ａ・Ｂ
相信号の位相差からロータの正転または逆転を検出する
ので、ロータが正逆転する場合にはここに入力する擬似
Ａ・Ｂ相信号はロータの逆転時に反転させてカウンタに
入力することが必要である。すなわち擬似Ａ相信号とＢ
相信号とを入れ換えるのである。
ンタで加減算し、この加減算値に基づいて回転位置を検
出することができる。ここにカウンタでは、擬似Ａ・Ｂ
相信号の位相差からロータの正転または逆転を検出する
ので、ロータが正逆転する場合にはここに入力する擬似
Ａ・Ｂ相信号はロータの逆転時に反転させてカウンタに
入力することが必要である。すなわち擬似Ａ相信号とＢ
相信号とを入れ換えるのである。
【０００９】この発明によれば第２の目的は、ロータの
回転位置を検出して制御するモータの制御装置におい
て、ロータの一定回転角度位置でＺ相信号を出力するセ
ンサと、このＺ相信号からロータの回転速度に対応した
電圧を出力するアナログ変換器と、このアナログ変換器
の出力電圧を電圧・周波数変換するＶ−Ｆ変換器と、こ
のＶ−Ｆ変換器の出力を用いて互いに位相が９０°ずれ
た擬似Ａ相信号と擬似Ｂ相信号とを作る２相分配部とを
備え、これら擬似Ａ・Ｂ相信号に基づいてロータの回転
角度を検出することを特徴とするモータの制御装置、に
より達成される。
回転位置を検出して制御するモータの制御装置におい
て、ロータの一定回転角度位置でＺ相信号を出力するセ
ンサと、このＺ相信号からロータの回転速度に対応した
電圧を出力するアナログ変換器と、このアナログ変換器
の出力電圧を電圧・周波数変換するＶ−Ｆ変換器と、こ
のＶ−Ｆ変換器の出力を用いて互いに位相が９０°ずれ
た擬似Ａ相信号と擬似Ｂ相信号とを作る２相分配部とを
備え、これら擬似Ａ・Ｂ相信号に基づいてロータの回転
角度を検出することを特徴とするモータの制御装置、に
より達成される。
【００１０】Ｖ−Ｆ変換器の出力のデューティが５０％
でない場合には、これをデューティ５０％の矩形波にす
るデューティ補正部を付加するのがよい。ロータが正逆
転する場合には、２相分配部が出力する擬似Ａ・Ｂ相信
号をロータの逆転時に反転させるパルス反転部を設ける
ことが必要である。擬似Ａ・Ｂ相信号はアップ／ダウン
・カウンタで加減算することにより、カウンタの積算値
からロータ位置を検出することができる。
でない場合には、これをデューティ５０％の矩形波にす
るデューティ補正部を付加するのがよい。ロータが正逆
転する場合には、２相分配部が出力する擬似Ａ・Ｂ相信
号をロータの逆転時に反転させるパルス反転部を設ける
ことが必要である。擬似Ａ・Ｂ相信号はアップ／ダウン
・カウンタで加減算することにより、カウンタの積算値
からロータ位置を検出することができる。
【００１１】
【実施態様】図１は本発明の一実施態様であるＡＣサー
ボモータの制御系を示す概念図、図２はこの各部の出力
波形図である。図３はこの制御装置の具体例を示す回路
図である。
ボモータの制御系を示す概念図、図２はこの各部の出力
波形図である。図３はこの制御装置の具体例を示す回路
図である。
【００１２】図１において符号５０はＡＣサーボモータ
であり、ロータの１回転に１回だけＺ相信号を出力する
センサ５２が組付けられている。このセンサ５２として
は、例えばロータに固定された円板に１つの小孔を設け
ておき、この小孔を挟んで対向する発光素子と受光素子
とを有するものが使用できる。Ｚ相信号は原点管理部５
４に入力され、ここでロータの原点位置が確認される。
であり、ロータの１回転に１回だけＺ相信号を出力する
センサ５２が組付けられている。このセンサ５２として
は、例えばロータに固定された円板に１つの小孔を設け
ておき、この小孔を挟んで対向する発光素子と受光素子
とを有するものが使用できる。Ｚ相信号は原点管理部５
４に入力され、ここでロータの原点位置が確認される。
【００１３】Ｚ相信号はアナログ変換器５６に入力さ
れ、ここでＺ相信号の周期に対応したアナログ電圧ｖに
変換される。このアナログ変換器５６は例えば図３に示
すように、演算増幅器を用いた積分回路で構成すること
ができる。このアナログ電圧ｖは電圧・周波数変換器
（Ｖ−Ｆ変換器）５８に入力され、ここでアナログ電圧
ｖに比例した周波数のパルス信号ｐに変換される。この
Ｖ−Ｆ変換器５８は、例えば電圧制御発振器（Votlage
Controled Oscilator；ＶＣＯ）となるＩＣ１とＯＲゲ
ートであるＩＣ４Ａ（図３参照）で構成することができ
る。出力となるパルス信号ｐの周波数は、周波数変更用
可変抵抗ＶＲ１により変更できる。この周波数はロータ
の１回転内に出力されるパルス信号ｐの数とすれば、分
解能を意味することになる。すなわちこの抵抗ＶＲ１に
より分解能を設定することができる。
れ、ここでＺ相信号の周期に対応したアナログ電圧ｖに
変換される。このアナログ変換器５６は例えば図３に示
すように、演算増幅器を用いた積分回路で構成すること
ができる。このアナログ電圧ｖは電圧・周波数変換器
（Ｖ−Ｆ変換器）５８に入力され、ここでアナログ電圧
ｖに比例した周波数のパルス信号ｐに変換される。この
Ｖ−Ｆ変換器５８は、例えば電圧制御発振器（Votlage
Controled Oscilator；ＶＣＯ）となるＩＣ１とＯＲゲ
ートであるＩＣ４Ａ（図３参照）で構成することができ
る。出力となるパルス信号ｐの周波数は、周波数変更用
可変抵抗ＶＲ１により変更できる。この周波数はロータ
の１回転内に出力されるパルス信号ｐの数とすれば、分
解能を意味することになる。すなわちこの抵抗ＶＲ１に
より分解能を設定することができる。
【００１４】このパルス信号ｐはデューティ補正部６０
に入力され、このパルス信号ｐをデューティ５０％の矩
形波にする。このデューティ補正部６０は、例えばＴ−
フリップフロップを形成するＩＣ２Ａで構成することが
できる。このようにデューティ５０％とした信号は２相
分配器６２に入力され、ここで擬似Ａ相信号（擬似Ａ）
と、これから９０°位相が遅れた擬似Ｂ相信号（擬似
Ｂ）とが作られる。２相分配器６２は、ＩＣ３と２つの
ＯＲゲートＩＣ４Ｂ、ＩＣ４Ｃで構成される。
に入力され、このパルス信号ｐをデューティ５０％の矩
形波にする。このデューティ補正部６０は、例えばＴ−
フリップフロップを形成するＩＣ２Ａで構成することが
できる。このようにデューティ５０％とした信号は２相
分配器６２に入力され、ここで擬似Ａ相信号（擬似Ａ）
と、これから９０°位相が遅れた擬似Ｂ相信号（擬似
Ｂ）とが作られる。２相分配器６２は、ＩＣ３と２つの
ＯＲゲートＩＣ４Ｂ、ＩＣ４Ｃで構成される。
【００１５】これらＯＲゲートＩＣ４ＢとＩＣ４Ｃとが
それぞれ出力する擬似Ａ相信号と擬似Ｂ相信号は、パル
ス反転部６４に入力される。パルス反転部６４はロータ
の逆転時には擬似Ａ相信号と擬似Ｂ相信号とを入れ換え
る。すなわちモータ正逆切換え信号は正逆転に応じて論
理”０”、”１”に変化する信号であり、これとＡ相信
号およびＢ相信号との排他的論理和をそれぞれＥｘ．Ｏ
ＲゲートＵ２ＡおよびＥｘ．ＯＲゲートＵ１Ａで作る。
それぞれ出力する擬似Ａ相信号と擬似Ｂ相信号は、パル
ス反転部６４に入力される。パルス反転部６４はロータ
の逆転時には擬似Ａ相信号と擬似Ｂ相信号とを入れ換え
る。すなわちモータ正逆切換え信号は正逆転に応じて論
理”０”、”１”に変化する信号であり、これとＡ相信
号およびＢ相信号との排他的論理和をそれぞれＥｘ．Ｏ
ＲゲートＵ２ＡおよびＥｘ．ＯＲゲートＵ１Ａで作る。
【００１６】これらの擬似Ａ・Ｂ相信号は、アップ／ダ
ウン・カウンタ６６に入力される。このカウンタ６６で
は、その２つの入力端に入力される信号間の位相差から
回転方向を判別し、ロータの正転時にＡまたはＢ相信号
のパルスを加算し、逆転時に減算する。このカウンタ６
６の積算値と前記原点管理部５４の原点位置を示す信号
はコントローラ６８に入力され、ここでロータの回転位
置が求められる。コントローラ６８は求めたロータ回転
位置を位置指令値に一致させるように制御信号をドライ
バ７０に出力し、この制御信号に基づいてモータの界磁
を制御する。
ウン・カウンタ６６に入力される。このカウンタ６６で
は、その２つの入力端に入力される信号間の位相差から
回転方向を判別し、ロータの正転時にＡまたはＢ相信号
のパルスを加算し、逆転時に減算する。このカウンタ６
６の積算値と前記原点管理部５４の原点位置を示す信号
はコントローラ６８に入力され、ここでロータの回転位
置が求められる。コントローラ６８は求めたロータ回転
位置を位置指令値に一致させるように制御信号をドライ
バ７０に出力し、この制御信号に基づいてモータの界磁
を制御する。
【００１７】
【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、ロータ
の所定回転角度位置で出力されるＺ相信号から回転速度
に対応する電圧を求め、この電圧をＶ−Ｆ変換してから
９０°の位相差を持つ擬似Ａ、Ｂ相信号を求め、これら
の擬似Ａ、Ｂ相信号に基づいてロータの回転位置を求め
るものであるから、高価で取扱いが不便な高分解能のエ
ンコーダを用いることなくモータを高精度に制御するこ
とが可能になる。
の所定回転角度位置で出力されるＺ相信号から回転速度
に対応する電圧を求め、この電圧をＶ−Ｆ変換してから
９０°の位相差を持つ擬似Ａ、Ｂ相信号を求め、これら
の擬似Ａ、Ｂ相信号に基づいてロータの回転位置を求め
るものであるから、高価で取扱いが不便な高分解能のエ
ンコーダを用いることなくモータを高精度に制御するこ
とが可能になる。
【００１８】これら擬似Ａ、Ｂ相信号は、アップ／ダウ
ン・カウンタで加減算すれば、このカウンタの積算値か
らロータ回転位置が求められる（請求項２）。この場合
に、アップ／ダウン・カウンタはＡ、Ｂ相信号の位相変
化から回転方向を判別して加算または減算を行うから、
Ａ、Ｂ相信号はロータの正逆転に対応して反転させる必
要がある（請求項３）。請求項４〜７の発明によれば、
この方法の実施に直接使用する制御装置が得られる。
ン・カウンタで加減算すれば、このカウンタの積算値か
らロータ回転位置が求められる（請求項２）。この場合
に、アップ／ダウン・カウンタはＡ、Ｂ相信号の位相変
化から回転方向を判別して加算または減算を行うから、
Ａ、Ｂ相信号はロータの正逆転に対応して反転させる必
要がある（請求項３）。請求項４〜７の発明によれば、
この方法の実施に直接使用する制御装置が得られる。
【図１】本発明の一実施態様の制御系を示す概念図
【図２】その各部の出力波形図
【図３】この制御装置の具体例を示す回路図
【図４】従来装置の概念図
１０、５０ モータ ５２ センサ ５４ 原点管理部 ５６ アナログ変換部 ５８ Ｖ−Ｆ変換部 ６０ デューティ補正部 ６２ ２相分配部 ６４ パルス反転部 ６６ アップ／ダウン・カウンタ ６８ コントローラ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F077 AA25 CC02 QQ05 QQ11 TT02 TT06 TT31 TT47 TT72 5H550 BB10 DD01 JJ02 JJ12 JJ15 JJ16 LL07 LL35
Claims (7)
- 【請求項１】 ロータの回転位置を検出して制御するモ
ータの制御方法において、 ロータの一定の回転角度位置で出力されるＺ相信号から
回転速度に対応する電圧を求め、この電圧を電圧・周波
数変換し、さらに互いに９０°の位相差を持った擬似Ａ
相信号と擬似Ｂ相信号とを求め、これらの擬似Ａ・Ｂ相
信号に基づいてロータの回転位置を検出することを特徴
とするモータの制御方法。 - 【請求項２】 擬似Ａ・Ｂ相信号はアップ／ダウン・カ
ウンタに入力されて加減算され、このアップ／ダウン・
カウンタの積算値に基づいてロータの回転位置を検出す
る請求項１のモータの制御方法。 - 【請求項３】 回転方向に対応して擬似Ａ・Ｂ相信号を
反転させる請求項１または２のモータの制御方法。 - 【請求項４】 ロータの回転位置を検出して制御するモ
ータの制御装置において、 ロータの一定回転角度位置でＺ相信号を出力するセンサ
と、このＺ相信号からロータの回転速度に対応した電圧
を出力するアナログ変換器と、このアナログ変換器の出
力電圧を電圧・周波数変換するＶ−Ｆ変換器と、このＶ
−Ｆ変換器の出力を用いて互いに位相が９０°ずれた擬
似Ａ相信号と擬似Ｂ相信号とを作る２相分配部とを備
え、 これら擬似Ａ・Ｂ相信号に基づいてロータの回転角度を
検出することを特徴とするモータの制御装置。 - 【請求項５】 請求項４においてさらに、Ｖ−Ｆ変換器
の出力をデューティ５０％の矩形波にするデューティ補
正部を備え、このデューティ補正部の出力を２相分配部
に入力するモータの制御装置。 - 【請求項６】 請求項４または５においてさらに、擬似
Ａ・Ｂ相信号をロータの逆転時に反転させるパルス反転
部を有するモータの制御装置。 - 【請求項７】 請求項４〜６のいずれかにおいてさら
に、擬似Ａ・Ｂ相信号が入力されこれらの位相差に基づ
いて加算または減算するアップ／ダウン・カウンタを備
え、このカウンタの積算値に基づいてロータの回転位置
が求められる制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001102029A JP2002296074A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | モータの制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001102029A JP2002296074A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | モータの制御方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002296074A true JP2002296074A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=18955275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001102029A Pending JP2002296074A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | モータの制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002296074A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012207945A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Shimadzu Corp | 駆動装置 |
-
2001
- 2001-03-30 JP JP2001102029A patent/JP2002296074A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012207945A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Shimadzu Corp | 駆動装置 |
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