JP2002345277A - モータの制御のための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
高精度かつ高速な位置制御を達成する。 【解決手段】 モータを動力源として使用して機構を駆
動する機器においてモータを制御する際に、各駆動を行
う際に、目標位置及び予め設定された初期パラメー(S
_APPROACH、T_APPROACH)タに従っ
て該駆動の理想的な位置及び速度のプロファイル(20
03、2005)を作成し、このプロファイルに従って
モータの駆動を制御し、各駆動の終了の際に、初期パラ
メータの値を評価し、評価の結果に応じて、初期パラメ
ータの値を変更してコギング等に起因するトルク変動の
影響に関らず高速かつ高精度な位置決めを行う。
Description
の方法及び装置に関し、特に、モータを動力源として使
用して機構を駆動する際の位置決めに関する。
が使用されており、特にDCモータは、構造が簡単でメ
ンテナンスが不要、回転ムラや振動が少ない、高速化や
高精度な制御が可能であるなどの理由で、OA機器や家
庭用電化製品などに数多く使用されている。
リンタは家庭で使用される割合が高いため、画像品位の
向上と共に、稼動音の低下が望まれている。稼働時に発
生される騒音(ノイズ)としては、記録時に発生するも
のと機構部分の駆動時に発生するものとがあるが、記録
時の騒音発生源の少ないインクジェット記録装置におい
ては、機構部分の駆動時に発生する騒音を低下すること
となる。
しては、記録ヘッドの走査機構と記録媒体の搬送機構と
があるが、記録ヘッドの走査機構の駆動手段として、D
Cモータとリニアエンコーダを使用して低騒音化を実現
している。今日では、これに加え、記録媒体の搬送機構
の駆動手段としてもDCモータとロータリーエンコーダ
が採用される場合が増えている。
することにより効果が期待できるが、記録媒体搬送の高
精度化の観点からは、機械的精度に加え、より高度な位
置制御が必要となる。
的には目標となる位置にローラの回転(角度)が到達し
た時にモータの電源をOFFにして惰性で停止させる方
法が一般的である。
置の精度を確保するためには、停止前速度の低速化と停
止前外乱トルクの排除、すなわち停止直前の低速運転の
安定化が必要不可欠であり、充分に遅い一定速度となっ
た状態でモータの電源をOFFすることにより、停止ま
での制定時間及び停止位置の精度を安定させることがで
きる。
を使用した構成においては、高精度な制御を行うために
はトルク変動を極力減らすことが必要となる。
的に知られているPID制御に代表されるフィードバッ
ク制御によって外乱トルクを排除できるため制御可能で
あるが、コギングに代表される小さな周期のトルク変動
に対しては、制御対象であるモータ自身に起因するもの
であることと、高速駆動時には上記のフィードバック制
御によって解決できる周波数を超えてしまうことがある
ことから、制御することが困難である。
動に関して、図1〜図3を参照して以下に説明する。
の速度変動を簡略に示したグラフである。横軸は時間
を、縦軸は速度を示している。1001はここで基準速
度として想定する速度(V_x)で駆動したときの速度
プロファイルを示しており、1002は基準速度の2倍
(2*V_x)で駆動したときの速度プロファイル、1
003は基準速度の8倍(8*V_x)で駆動したとき
の速度プロファイルをそれぞれ示している。
る必然的な特性として持っているモータ自身のコギング
によりトルク変動が生じ、周期的な速度変動が発生す
る。この周期的な速度変動は、モータ自身の特性に起因
するものであるので、常に一定の回転角度に対応した移
動距離ごとに発生し、従って速度が速くなればなるほ
ど、より高い周波数で発生する。
グによるトルク変動の影響で、モータ自身が高速で回転
してしまう位相角に対応するポイントを示している。ま
た、図中■で示されている1005は、コギングによる
トルク変動の影響で、モータ自身が低速で回転してしま
う位相角に対応するポイントを示している。
2*V_xで駆動すれば速度変動は2倍の周波数で発生
し、8倍の速度8*V_xで駆動すれば速度変動は8倍
の周波数で発生する。
の駆動において及ぼす影響について説明する。
想位置プロファイル追値制御、理想速度プロファイル追
値制御を例にして、コギングによるトルク変動の及ぼす
影響を説明するための図である。
縦軸2001は速度を、縦軸2002は位置を示してい
る。
おり、2004は理想位置に到達させるための理想速度
プロファイルを示している。この理想速度プロファイル
2004は4つの制御領域からなり、加速制御領域20
11、定速制御領域2012、減速制御領域2013、
位置決め制御領域2014により構成されている。
て、V_STARTは初速度であり、V_FLATは定
速制御領域2012の速度を示している。また、V_A
PPROACHは位置決め制御領域の速度を示してお
り、V_PROMISEは位置決め精度を達成するため
に絶対に守られなければならない停止直前の最大速度を
示している。v_stopは、現実の駆動を想定した場
合における外乱によってあらゆる値に変化する現実の値
としての停止直前速度である。
ける速度変動を考慮して、いかなる速度変動が発生して
もv_stopがV_PROMISEを超えることがな
いように充分に低い値に設定されることが要求される。
に、2011、2012、2013では位置サーボを、
2014では速度サーボを採用している。図示した20
03の曲線は、位置サーボ時には理想位置プロファイル
を示し、速度サーボ時には理想速度プロファイルによっ
て動作した場合の到達想定位置プロファイルを示してい
る。図示した2004の曲線は、速度サーボ時には理想
速度プロファイルを示し、位置サーボ時には理想位置プ
ロファイルに追従して動作するために求められる要求速
度プロファイルを示している。
4との比較を容易とするため、コギングによる高い周波
数での変動を平均化した場合の、物理的なモータの現実
駆動速度プロファイルを示している。理想位置プロファ
イル2003を入力としてフィードバック制御をかけて
いくと、理想速度プロファイル2004に対して若干の
遅れが出ているが、位置決め制御領域2014に進むに
従って理想速度に近くなり、最終的な停止直前の速度と
しては位置決め精度を達成できる速度V_APPROA
CHに収束している。なお、減速制御領域2013から
位置決め制御領域2014への移行は、物理的な駆動速
度状態に関わらず、位置がS_APPROACHに達し
た瞬間に行われるものとする。
のようにコギングによるトルク変動がないモータを駆動
した場合には、現実に達成することが可能であるが、こ
こではコギングによるトルク変動があるDCモータを駆
動することを想定しているため、実際の現実速度プロフ
ァイルの形状は、2005に対して更にコギングによる
トルク変動の影響が加わり、2006あるいは2007
に示した形状となる。
でのDCモータの位相が、2007のプロファイルと反
対である場合を示しており、実際にはこの2つのパター
ンだけでなく、DCモータの移動開始時の位相により、
トルク変動により速度が速くなるポイント1004及び
速度が遅くなるポイント1005の位置が時間的にずれ
た様々なパターンが生じ得る。
うに減速制御領域2013から位置決め制御領域201
4に移行する位置を示しており、S_STOPは停止位
置を示している。T_ADDは加速制御領域2011に
費やされる所要時間であり、T_DECは減速制御領域
2013に費やされる所要時間である。T_FLATは
定速制御領域2012に費やされる時間であり、移動開
始位置を0としたときの停止位置S_STOP、すなわ
ち総移動距離に対する理想位置プロファイル2003を
設定した時点で決定される固定値である。
2014に費やされる時間であり、制御対象が実際に動
いたときに、位置決め制御領域2014に移行する位置
S_APPROACHから停止位置S_STOPまでの
距離S_APR_STOPを移動するのに要する時間で
ある。この図に示した2005では、位置決め領域を駆
動制御対象が理想速度で動いた場合をモデルとして示し
ているが、現実の制御においては、理想通りの物理的動
作は一般的に大変困難である。
は、理想位置プロファイル2003のカーブをその系に
適合するようにチューニングする必要がある。具体的に
は、定速制御領域2012の速度は、位置決め所要時間
を短縮するために系の性能の許す限り速く、位置決め制
御領域2014の速度は、位置決め精度の向上を実現す
るために系の性能の許す限り遅く、さらに加速制御領域
2011、減速制御領域2013、及び位置決め制御領
域2014の距離は、位置決め所要時間を短縮するため
に系の性能の許す限り短くなるように、理想位置プロフ
ァイル2003を設定することが望ましい。
詳細な手法については本発明の主題ではないので、ここ
ではすでに理想位置プロファイル2003が最適に調整
されているものとして説明する。
図1に関して説明したようなコギングによるトルク変動
を有するDCモータを用いて同様の制御を施した場合
の、物理的なモータの速度プロファイルを示している。
大局的には、理想的なモータにおける現実速度プロファ
イル2005と同様の曲線となるが、コギングによるト
ルク変動の影響による速度変動があるため、位置決め制
御領域2014に移行した瞬間の速度を目標となる速度
V_APPROACHと比較すると、2006では速
く、2007では遅くなってしまっている。
ァイルでは、停止位置S_STOPに到達した瞬間の速
度がV_PROMISEを超えてしまっている。この速
度では、装置に要求される停止条件を満たすことはでき
ないので、停止位置の精度が保証されず、停止位置をオ
ーバーランする可能性がある。
は、位置決め制御領域2014における速度の平均が低
くなるため、実際に停止位置S_STOPに到達するま
での時間が、T_APPROACHよりも長くなってし
まい、所要時間が長くなるという問題が生じる。
の問題を解決するためには、位置決め制御領域に移行す
る際の速度をデフォルトの値V_APPROACHより
も下げることで容易に対処できる。しかしながら、この
ようにすると、移動開始時のモータの位相により200
7に示すプロファイルとなったときに、所要時間が長く
なるという問題を更に悪化させてしまう。
題を解決するためには、位置決め制御領域に移行する際
の速度をデフォルトの値V_APPROACHよりも上
げることで容易に対処できる。しかしながら、このよう
にすると、移動開始時のモータの位相により2006に
示すプロファイルとなったときに、停止位置の精度が保
証されないという問題を更に悪化させてしまう。
在するが、この周期は定量的に正確に検知することが難
しい。図では近似的にサインカーブで示しているが、実
際のトルク変動は個体毎にばらつきがあり、サインカー
ブで表せない様々な特性となる。このため、同じ種類・
型番であってもトルク変動の特性は同一とはならず、あ
らゆるモータに対して汎用的、普遍的に完全に適用でき
る曲線(プロファイル)は存在しない。
情報と、コギングによるトルクリップルの周期を360
度とみなした場合の位相角とを関連付けて制御すること
も考えられるが、この場合、装置がパワーオフされる度
に論理的位置情報が初期化されてしまうため、装置がパ
ワーオンした後に行う移動の際の停止位置での速度が、
2006に示すように最終的に目標となる速度を超過す
るのか、2007に示すように最終的に目標となる速度
未満となるのかを、予め予測して制御することが困難で
ある。
ング特性に応じて位置決め制御領域の目標速度(V_A
PPROACH)を設定し、高精度かつ高速な位置制御
を達成することは事実上非常に困難である。
たものであり、使用するモータの個体差や機構の取り付
け、又は位相角に関連したコギング等に起因する特性の
ばらつきに関らず、高精度かつ高速な位置制御を達成す
ることのできる、モータの制御のための方法及び装置を
提供することを目的とする。
に本発明の一実施形態としてのモータの制御方法は、モ
ータを動力源として使用して機構を駆動する機器におけ
るモータの制御方法であって、各駆動を行う際に、目標
位置及び予め設定された初期パラメータに従って該駆動
の理想的なプロファイルを作成するプロファイル作成工
程と、前記プロファイルに従って前記モータの駆動を制
御する追値制御工程と、各駆動の終了の際に、前記初期
パラメータの値を評価する評価工程と、前記評価の結果
に応じて、前記初期パラメータの値を変更する変更工程
と、を備えている。
形態としてのモータの制御装置は、モータを動力源とし
て使用して機構を駆動するモータの制御装置であって、
各駆動を行う際に、目標位置及び予め設定された初期パ
ラメータに従って該駆動の理想的なプロファイルを作成
するプロファイル作成手段と、前記プロファイルに従っ
て前記モータの駆動を制御する追値制御手段と、各駆動
の終了の際に、前記初期パラメータの値を評価する評価
手段と、前記評価の結果に応じて、前記初期パラメータ
の値を変更する変更手段と、を備えている。
して使用して機構を駆動する機器においてモータを制御
する際に、各駆動を行う際に、目標位置及び予め設定さ
れた初期パラメータに従って該駆動の理想的なプロファ
イルを作成し、このプロファイルに従ってモータの駆動
を制御し、各駆動の終了の際に、初期パラメータの値を
評価し、評価の結果に応じて、初期パラメータの値を変
更する。
差や機構の取り付け、又は位相角に関連したコギング等
に起因する特性のばらつきがある場合に、その特性に応
じたプロファイルが生成され、該プロファイルに従った
制御が行われる。
ず、高精度かつ高速な位置制御を達成することができ
る。
ついて図面を参照して詳細に説明する。ここでは、着脱
可能なインクタンクを備えた記録ヘッドを搭載したシリ
アル式インクジェットプリンタを例に挙げて説明する。
リアル式インクジェットプリンタにおいて、記録媒体搬
送用のラインフィードモータの制御に、本発明のモータ
の制御方法を適用したものである。
ジェットプリンタの全体図である。同図において、10
1はインクタンクを有する記録ヘッド、102は記録ヘ
ッド101を搭載するキャリッジである。キャリッジ1
02の軸受け部には主走査方向に摺動可能な状態でガイ
ドシャフト103が挿入され、そのシャフトの両端はシ
ャーシ114に固定されている。このキャリッジ102
に係合したキャリッジ駆動伝達手段であるベルト104
を解して、キャリッジ駆動手段である駆動モータ105
の駆動が伝達され、キャリッジ102が主走査方向に移
動可能である。
紙ベース106にスタックされており、記録開始時には
給紙ローラ(不図示)により記録用紙が給紙される。給
紙された記録用紙を搬送するため、DCモータである用
紙搬送用モータ(107)の駆動力により伝達手段であ
るギア列(モータギア108、搬送ローラギア109)
を介して搬送ローラを回転させ、ピンチローラばね(不
図示)により搬送ローラ110に押圧され従動回転する
ピンチローラ111とこの搬送ローラ110とにより記
録用紙115は適切な送り量だけ搬送される。ここで、
搬送量は搬送ローラ109に圧入されたコードホイール
(ロータリーエンコーダフィルム116)のスリットを
エンコーダセンサ117で検知、カウントすることで管
理され、高精度送りを可能としている。
を説明するブロック図である。
ンタ制御用のCPUで、ROM402に記憶されたプリ
ンタ制御プログラムやプリンタエミュレーション、記録
フォントを利用して記録処理を制御する。
タ、ホストからの受信データを蓄える。404はプリン
タヘッド、405はモータを駆動するモータドライバ、
406はプリンタコントローラで、RAM403のアク
セス制御やホスト装置とのデータのやりとりやモータド
ライバへの制御信号送出を行う。407はサーミスタ等
で構成される温度センサで、プリンタ装置の温度を検知
する。
グラムにより本体のメカ的/電気的制御を行いつつ、ホ
スト装置からプリンタ装置へ送られてくるエミュレーシ
ョンコマンド等の情報をプリンタコントローラ406内
のI/Oデータレジスタから読み出し、コマンドに対応
した制御をプリンタコントローラ406内のI/Oレジ
スタ、I/Oポートに書き込み、読み出しを行う。
ラ406の詳細構成を説明するブロック図であり、図4
と同一のものには同一の符号を付してある。
ホストとのコマンドレベルでのデータのやり取りを行
う。502は受信バッファコントローラで、レジスタか
ら受信データをRAM403に直接書き込む。
録時にはRAMの記録データバッファから記録データを
読み出し、プリンタヘッド404に対してデータの送出
を行う。504はメモリコントローラで、RAM403
に対して3方向のメモリアクセスを制御する。505は
プリントシーケンスコントローラで、プリントシーケン
スをコントロールする。231はホストインターフェー
スで、ホストとの通信を司る。
による制御手順(6000)を示すブロック図である。
本実施形態において位置サーボは、加速制御領域、定速
制御領域、減速制御領域において使用される。このよう
なDCモータの制御は、PID(proportional integral
and differential)コントロールあるいは古典制御と呼
ばれており、以下にその手順を説明する。
想位置プロファイル6001という形で与える。本実施
形態においては、これは該当する時刻においてラインフ
ィードモータによって搬送された紙が到達しているべき
絶対位置に該当する。時刻の進行とともに、この位置情
報は変化していく。この理想位置プロファイルに対する
追値制御を行うことで、本実施形態の駆動制御が行われ
る。
されており、これによりモータの物理的な回転を検知す
る。エンコーダ位置情報変換手段6009は、エンコー
ダセンサ6005が検知したスリット数を累積加算して
絶対位置情報を得る手段であり、エンコーダ速度情報変
換手段6006はエンコーダセンサ6005の信号と、
プリンタに内蔵された時計(タイマ)から、現在のライ
ンフィードモータの駆動速度を算出する手段である。
情報変換手段6009により得られた実際の物理的位置
を減算した数値を、目標位置に対して足りない位置誤差
として、6002以降の位置サーボのフィードバック処
理に受け渡す。6002は位置サーボのメジャーループ
であり、一般的には比例項Pに関する計算を行う手段が
知られている。
度指令値が出力される。この速度指令値が、6003以
降の速度サーボのフィードバック処理に受け渡される。
速度サーボのマイナーループは、比例項P、積分項I、
微分項Dに対する演算を行うPID演算により行う手段
が一般的である。
形な変化が発生した場合の追従性を改善し、なおかつ追
値制御時の微分演算の弊害を防ぐために、一般に微分先
行形と呼ばれる手法を示しており、エンコーダ速度情報
変換手段6006で得られたエンコーダ速度情報は、6
002で得られた速度指令値との差を取る前に、微分演
算手段6007を通される。この手法自体は本発明の主
題となるものではなく、制御対象の系の特性によって
は、6003において微分演算を行えば充分なものもあ
る。
速度指令値からエンコーダ速度情報を減算した数値を、
目標速度に対して足りない速度誤差として、PI演算回
路6003に受け渡し、その時点でDCモータに与える
べきエネルギーを、PI演算と呼ばれる手法で算出す
る。それを受けたモータドライバ回路は、例えばモータ
印加電圧は一定として、印加電圧のパルス幅を変化させ
る手段(以下「PWM(Pules Width Mo
dulation)制御」と呼ぶ)を用い、印加電圧の
Dutyを変化させて、電流値を調節し、DCモータ6
004に与えるエネルギーを調節し、速度制御を行う。
は、6008の外乱による影響を受けながら物理的な回
転を行い、その出力がエンコーダセンサ6005により
検知される。
よる制御手順(7000)を説明するブロック図であ
る。図6と同様な構成要素には同じ符号を伏して説明を
省略する。本実施形態において速度サーボは、位置決め
制御領域において使用される。このようなDCモータの
制御は、PIDコントロールあるいは古典制御と呼ばれ
ており、以下にその手順を説明する。
想速度プロファイル7001という形で与える。本実施
形態においては、これは該当する時刻においてラインフ
ィードモータにより紙を搬送すべき理想速度であり、該
当する時刻における速度指令値ということになる。時刻
の進行とともに、この速度情報は変化していく。この理
想速度プロファイルに対して追値制御を行うことで、本
実施形態の駆動制御が行われる。
I、微分項Dに対する演算を行うPID演算により行う
手段が一般的である。本実施形態においては、速度指令
値の非線形な変化が発生した場合の追従性を改善し、な
おかつ追値制御時の微分演算の弊害を防ぐために、一般
に微分先行形と呼ばれる手法を示しており、6006で
得られたエンコーダ速度情報は、理想速度プロファイル
7001で得られた速度指令値との差を取る前に、微分
演算手段7003を通される。この手法自体は本発明の
主題となるものではなく、制御対象の系の特性によって
は、7002において該微分演算を行えば充分なものも
ある。
ンコーダ速度情報を減算した数値を、目標速度に対して
足りない速度誤差として、PI演算回路7002に受け
渡し、その時点でDCモータに与えるべきエネルギー
を、PI演算と呼ばれる手法で算出する。それを受けた
モータドライバ回路は、例えばPWM制御を用い、印加
電圧のDutyを変化させて、電流値を調節し、DCモ
ータ6004に与えるエネルギーを調節し、速度制御を
行う。
004は、6008の外乱による影響を受けながら物理
的な回転を行い、その出力がエンコーダセンサ6005
により検知される。
た、コギングによるトルク変動の及ぼす影響と制御につ
いて、各ケースについて更に詳細に説明するための図で
ある。
平均的かつ理想的な値V_APPROACHで終了する
場合を示し、図9は、v_stop>V_APPROA
CH、すなわち速度超過で終了する場合を示し、図10
は、t_approach>T_APPROACH、す
なわち時間超過で終了する場合を示している。
位置サーボを行う2011、2012、2013の各領
域に対して設定されるが、S_APPROACHまでし
か計算されない。これは、S_APPROACHを通り
過ぎると速度サーボに切り替わるため、S_APPRO
ACH以降ではこの理想位置プロファイルが不必要であ
るからである。8001における減速所要時間T_DE
Cは実際の駆動と関わりなく一定であり、これに該当す
る制御領域を理想減速制御領域9001として示すもの
とする。
における外乱等の影響を考慮した現実位置プロファイル
である。ここでは、説明対象の明確化を図るため、コギ
ングによる高い周波数での変動を平均化した場合の、物
理的なモータの現実位置プロファイルを示している。
ず発生するため、理想位置プロファイル8001に対し
て8003、9003、10003の現実位置プロファ
イルはいずれも遅れを持っている。従って、理想位置プ
ロファイル8001が終了しても、現実位置はS_AP
PROACHには到達しないことが一般的であり、本実
施形態においては、9001が終了してから現実の駆動
がS_APPROACHに到達するまでの間には、仮想
の理想位置プロファイル8006によって位置サーボへ
の指令位置値として代用するものとする。この仮想の理
想位置プロファイル8006は、理想位置プロファイル
8001の最終的な傾きを用いて、理想位置プロファイ
ルの終点から伸ばした直線とする。
05と同様、説明対象の明確化を図るため、コギングに
よる高い周波数での変動を平均化した、簡略化された概
念における場合の、物理的なモータの現実速度プロファ
イルを示しており、ここでは各図における外乱等の影響
を考慮したプロファイルを各々示している。
符号で示している。ただし、図2においては定数値であ
った位置決め制御領域2014に費やされる時間の理想
値T_APPROACHに対して、図8、9、10にお
いては現実の駆動を想定した場合に外乱によってあらゆ
る値に変化する現実の値として、位置決め制御領域20
14に費やされる時間として現実変数値t_appro
achを追加している。
値を英大文字、変数値を英小文字で示している。同一ス
ペリングの値について英大文字、英小文字の表記がある
場合、英大文字で示された値は理想定数値であり、英小
文字で示された値は同じ内容の値について変化しうる変
数値を示している。
して減速制御領域2013が開始される位置を示してお
り、あくまでも理想位置プロファイル8001によって
決定される値であるため、現実の駆動における外乱の影
響とは無関連である。
topが、平均的かつ理想的な値V_APPROACH
で終了する場合であり、v_stop<V_PROMI
SE、かつ、t_approach=T_APPROA
CH、であるため、停止直前速度、駆動所要時間の双方
が要件を満たしている。
ROACH、すなわち速度超過で終了するため、停止直
前速度の要件を満たすことができない。実際にこのよう
な駆動が発生する主たる原因は、主に減速領域における
コギングによるトルク変動の影響により、S_APPR
OACHに到達した瞬間の速度が過剰であるためである
が、S_STOPの位置がちょうどモータのトルク変動
により速度が速くなるポイント1004に対応する位相
角である場合にも、同様の結果をもたらしうる。
T_APPROACH、すなわち時間超過で終了するた
め、駆動所要時間の要件を満たすことができない。実際
にこのような駆動が発生する主たる原因は、主に減速領
域におけるコギングによるトルク変動の影響により、S
_APPROACHに到達するかなり以前から速度が落
ちてしまうためであるが、S_STOPの位置がちょう
どモータの速度が遅くなるポイント1005に対応する
の位相角である場合にも、同様の結果をもたらしうる。
理を説明するフローチャートであり、図12は、図11
の各処理に関わる信号の状態を速度プロファイルと共に
同じ時間軸上に示したタイミングチャートである。
れると、ステップS11012に進み、デフォルトの値
としてv_approachにはV_APPROACH
を、s_apr_STOPにはS_APR_STOPが
設定される。
ンタシステムから駆動命令が発行されるまで待ち、駆動
命令がくればステップS11001に進む。
始されると、ステップS11002で駆動制御準備処理
が行われる。ここで行われる処理については後述する
が、その概略は、一般的にモータ制御タスクに記述され
る処理であり、駆動目的に適したテーブルの選択、駆動
量に合致したT_FLATの設定、本発明の主題である
評価手段の結果を次回の駆動で使用する理想速度プロフ
ァイルに反映させる処理、各種ワーク領域の設定を行
い、最後にタイマ割り込み処理を司るタイマに起動をか
けて終了する。
ると、ステップS11003で示された実駆動処理に移
行する。この処理は、一般的にタイマ割り込み処理内に
記述される処理であり、たとえば1msec毎に1回の
割り込みを行い、エンコーダの値を読み出し、PID演
算等により出力すべき電流の値を算出し、モータに対し
て算出した値を出力するものである。
システムにおいては停止位置S_STOPに到達したか
どうかの監視が行われており、到達が検知されると駆動
目標位置への到達検知処理11004が起動されて割り
込みが発生し、ステップS11005の駆動制御終了処
理へと処理は移行する。
に対する出力をいち早くディセーブルにしてからタイマ
を停止し、本発明の主題である評価手段を遂行して処理
を終了する。
理はステップS11006の駆動制御終了へと至ること
になる。
御準備処理での動作を詳細に示すフローチャートであ
る。
び駆動量に適したテーブルの選択を行い、該テーブルの
v_approach、V_FLAT、T_DEC、s
_apr_STOP、V_START、T_ADD、T
_FLATを取得する。シリアルプリンタ装置において
は、処理速度の高速化、静音化、給紙モータとの同期制
御等のために、ラインフィードモータに関して複数種類
のテーブルを持つことが一般的であり、ここで使用する
テーブルの選択を行うものとする。ここでは、更にT_
DECを変数領域t_decに、S_DECを変数領域
s_decに格納する場合について説明する。
適したフィードバック制御のゲイン設定等を行う。ここ
での処理は従来より行われている処理と同様であり、本
実施形態の主題とするところではないため説明を省略す
る。
イル生成処理であり、理想位置プロファイル8001を
生成するための処理であり、その詳細を以下に説明す
る。
ァイルを生成する。ここで行われる処理は従来より行わ
れている処理と同様であり、例えば、加速駆動プロファ
イルとしては、時間を入力とし速度を出力とする1次関
数または3次関数を用い、該出力を加算していくことで
位置プロファイルを得る方法が一般的である。
ァイルを生成する。ここで行われる処理も従来より行わ
れている処理と同様であり、例えば、定速駆動プロファ
イルとしては、V_FLATにより駆動した場合の位置
の変化を計算する方法が一般的である。
ァイルを生成する。これは本実施形態の特徴的な処理で
あり、以下で詳細について説明する。
xを初期化し、時刻Txに到達すべき理想位置S(T
x)の初期値として、減速開始位置であるs_decを
設定する。
速曲線により時刻Txにおける理想速度V(Tx)を算
出する。本実施形態において速度の3次減速曲線は、以
下の式により求めることができる。すなわち、 V(Tx)=(V_FLAT−v_approach) (2Tx−3t_dec)Tx2/t_dec
3+V_FLAT である。
achの変化に追従して、フレキシブルに曲線を変化さ
せうる構造となっているところに特徴がある。もちろん
本発明で使用する減速曲線はこの3次減速曲線に限定さ
れるものではなく、系の適性に応じて、1次減速曲線や
その他の関数で示される曲線であってもよく、v_ap
proachの変化を反映させうる曲線であれば、いか
なる減速曲線においても本発明の意図する効果を享受す
ることができる。
対してV(Tx)を加算しうることで、Tx+1におい
て到達すべき理想位置S(Tx+1)を算出する。
リメントする。そしてステップS13009で、カウン
タTxの値が理想減速制御領域9001の終了を意味す
る値t_decになるまで、ステップS13006〜S
13008の処理が繰り返されて各TxにおけるV(T
x)、S(Tx)の計算が続けられる。
010に進み、プロファイル計算で加算した時刻カウン
タTxを実際の制御に備えて再度初期化したり、タイマ
を起動するための各種設定等を行う。ここでの処理は従
来行われているものと同様であるので説明を省略する。
の起動を行うと、ステップS13012で本駆動制御準
備処理は終了する。
処理で行われる動作を示したフローチャートであり、タ
イマ割り込みが発生する毎に遂行される処理について示
したものである。
003が起動されると、ステップS14001に進み、
エンコーダ位置情報変換手段6009によって現在位置
を得てS(Tx)への代入が行われる。
決め制御領域2014に到達しているか否かを判定し、
まだ到達していなければステップS14011に、到達
していればステップS14005に進む。
領域9001内にいるか否かを判定し、まだ該領域内に
いる場合にはステップS14003に、逸脱してしまっ
ている場合にはステップS14012に進む。
ファイル生成処理13000で生成した位置プロファイ
ルから、現時刻Txに該当する位置情報を理想位置プロ
ファイルとして採用し、ステップS14004に進む。
理想位置プロファイル生成処理13000で生成される
領域を逸脱しているため、該理想位置プロファイルの最
終的な傾きを用いて、該理想位置プロファイルの終点か
ら伸ばした直線を生成し、仮想の理想位置プロファイル
として採用し、ステップS14004に進む。
た位置指令値を用い、図6に示した位置サーボ制御60
00を実行させ、ステップS14007に進む。
ファイルとして、v_approachを採用し、該値
を速度指令値として、ステップS14006で図7に示
した速度サーボ制御7000を実行させ、ステップS1
4007に進む。
流値をモータに出力し、ステップS14008で割り込
み内の処理を終了する。
御終了処理で行われる動作を説明するフローチャートで
ある。
ーブルにしタイマを停止すると、ステップS15002
の評価処理に進む。この評価処理は本実施形態において
特徴的な処理であり、以下で詳細について説明する。
るT_APPROACHと、現実に要したt_appr
oachとの差をとり、dif_approachに代
入し、ステップS15003に進む。
hが理想値から逸脱している度合いを、次の駆動におけ
るv_approachに反映させるための改善係数で
ある。
approachとSTUDY_T_HISPEEDL
IMITを比較する。そして、dif_approac
hが小さすぎる場合には、ステップS15011に進ん
で、studyPrmとしてSTUDY_PRM_EM
ERGENCYを採用する。一方、小さすぎない場合に
はステップS15004に進んで、STUDY_PRM
_NORMALを採用する。ここで、STUDY_PR
M_EMERGENCY>STUDY_PRM_NOR
MALである。
にも短すぎて、減速しきらないままにS_STOPに到
達してしまい、v_stopが高速になってしまう場合
を想定している。かかる場合にはステップS15011
でSTUDY_PRM_EMERGENCYを採用する
ことで、後述するステップS15007での計算によ
り、最終的に評価処理S15002で出力されるv_a
pproachはより低くなる。すなわち、STUDY
_PRM_NORMALにより計算したv_appro
achを用いた場合よりも、次の駆動におけるt_ap
proachはより急激に長くなることが期待でき、v
_stopが高速になってしまい停止位置の精度が保証
されないという問題を改善できる。
NCYをいかなる場合にもstudyPrmとして採用
すると、t_approachが長い場合に、より急激
なt_approachの短縮を招いて、次の駆動にお
けるv_stopが高速になってしまうという弊害が生
じるが、ステップS15003による判定においてその
ような状態となった場合の分岐先をステップS1500
4にしているため、そのような場合にはSTUDY_P
RM_NORMALが採用される。
は、dif_approachの絶対値とSTUDY_
T_INPUTLIMITを比較し、dif_appr
oachの絶対値が大きい場合には、ステップS150
12又はS15013において、その値を最大リミット
値である±STUDY_T_INPUTLIMITに変
更する。該処理は、突発的で極大な外乱の影響を押さえ
るための処理である。
5011、S15004、S15005、S1500
6、S15012、S15013は、本実施形態におけ
るv_approachの計算において、非常に有効な
作用を実現している。
うに、v_stop>V_APPROACH、すなわち
速度超過で終了して停止直前速度の要件を満たすことが
できない場合と、図10に関して説明したように、t_
approach>T_APPROACH、すなわち時
間超過で終了して駆動所要時間の要件を満たすことがで
きない場合の双方を改善することにある。
制御においては、停止位置精度の保証はいかなる状況で
も達成されなければならないが、駆動所要時間は平均的
に達成されていれば許され、許容される範囲内であれば
達成されない場合が生じても問題とはならない。
APPROACHを超過している場合には早急な改善が
必要とされるが、駆動所要時間については、その改善に
よりv_stopの悪化を招いてしまう可能性がある場
合には、たとえ改善効果が鈍くなったとしても慎重に進
める必要がある。ステップS15003、S1501
1、S15004、S15005、S15006、S1
5012、S15013での処理は、この点を考慮して
いる。
いて最も重要な処理であり、評価処理の核をなすもので
ある。
ら、終了した駆動で実際に検出されたt_approa
chを引いた差dif_approachに、適切な係
数studyPrmをかけ、それを現在のv_appr
oachから引くことで、次の駆動で使用されるv_a
pproachを算出する。
008で処理を終了する。
よる作用について、図16、17、18、19を用いて
以下で具体的に説明する。
となる場合の駆動を示すグラフに、コギングによるトル
ク変動を明示した現実速度プロファイルの曲線1600
6を追加したグラフであり、図17は、ステップS15
007の処理が行われた後の駆動状態を示したグラフで
ある。
主たる原因は、実際にこのような駆動が発生する主たる
原因は、主に減速領域におけるコギングによるトルク変
動の影響により、S_APPROACHに到達した瞬間
の速度が過剰であるためであるが、S_STOPの位置
がちょうどモータのトルク変動により速度が速くなるポ
イント1005に対応する位相角である場合にも、同様
の結果をもたらしうる。図16は、この2つの要因を、
わかりやすくするため同時に示したものである。
t_approachが短すぎることを改善するため、
図17に示したように、次の駆動のv_approac
hを減少させることで位置決め制御領域2014の平均
速度を落としてt_approachの増加とv_st
opの低速化をはかる方向に作用する。
が超過状態となる場合の駆動を示すグラフに、コギング
によるトルク変動を明示した現実速度プロファイルの曲
線18006を追加して示したグラフであり、図19
は、ステップS15007の処理が行われた後の駆動状
態を示したグラフである。
生する主たる原因は、主に減速領域におけるコギングに
よるトルク変動の影響により、S_APPROACHに
到達するかなり以前から速度が落ちてしまうためである
が、S_STOPの位置がちょうどモータの速度が遅く
なるポイント100に対応するの位相角である場合に
も、同様の結果をもたらしうる。図18は、この2つの
要因を、わかりやすくするために同時に示したものであ
る。
t_approachが長すぎることを改善するため、
図19に示したように、次の駆動のv_approac
hを増加させることで位置決め制御領域2014の平均
速度を上げてt_approachの減少とv_sto
pの高速化をはかる方向に作用する。
ラインフィードモータの高速かつ高精度の位置決め制御
を達成することができ、装置の性能を向上させることが
できる。
よるトルク変動の影響が大きいDCモータを主な実施対
象として説明してきたが、コギングトルク変動の影響が
ない超音波モータ等を採用した系においても、本発案は
有効である。コギングトルク変動がないモータを採用し
た系においても、個体のばらつきにより図8、9、10
のような制御結果の違いは容易に生ずるものであり、こ
のような個体差を解決する手段として使用することがで
きる。
実施形態について説明する。第2の実施形態も第1の実
施形態と同様に、シリアル式インクジェットプリンタに
おいて、記録媒体搬送用のラインフィードモータの制御
に、本発明のDCモータの制御方法を適用したものであ
り、以下においては上記第1の実施形態と異なる部分を
中心に説明する。
ステップS11005で行われる駆動制御終了処理のみ
に変更を加えたものである。以下では第1の実施形態と
同様な部分は同じ符号で表し、説明を省略する。
の詳細を示すフローチャートである。ここで、ステップ
S15001、S15021、S15003、S150
11、S15004、S15005、S15012、S
15006、S15013での処理は、上記第1の実施
形態において図15に関して説明した内容と同一である
ため、説明を省略する。
施形態の特徴となる処理であり、以下に詳細を説明す
る。
PPROACHから、終了した駆動で実際に検出された
t_approachを引いた差dif_approa
chに、適切な係数studyPrmをかけ、それを現
在のv_approachから引いた値を、暫定的な値
を格納するワーク領域temp_v_approach
に格納する。
v_approachを予め設定したv_approa
chの下限値STUDY_V_LOWERLIMITと
比較し、下限値を下回っている場合にはステップS20
014に進み、そうでない場合にはステップS2000
9に進む。
_approachをデフォルトの値V_APPROA
CHに戻し、代わりにs_apr_STOPの値を増加
させてステップS20009に進む。
確定されたtemp_v_approachを、v_a
pproachに代入する。
008で処理を終了する。
て、以下具体的に、図21、22を参照して説明する。
状態を改善するために第1の実施形態で述べた処理によ
りv_approachを下げていった場合の駆動状態
を示したグラフであり、図22は、本実施形態による改
善効果がなされた後の駆動状態を示したグラフである。
pproachが短い場合にはv_approachの
値は際限なく下げられていく。すると、図21に示した
ように、t_approachが極端に下がった結果、
位置決め制御領域2014において、S_STOPに到
達していないにも関わらずモータが一瞬停止してしまう
場合が生じ得る。この場合、t_approachは極
端に長くなる。
インフィード系の状態によって様々であり一意的ではな
い。従ってt_approachの改善の度合いは非線
型になってしまう。これは第1の実施形態及び本実施形
態において、dif_approachにstudyP
rmをかけた値を反映することで制御特性の改善を行う
ためには、該値の制御特性の改善に対する影響が線形で
なければならないという前提を満たさない。このような
問題は、v_approachが極端に下げられた結
果、該v_approachを達成するための出力が対
象となる系における静止摩擦力を下回ってしまうことに
起因する。このように非線型の変化が出てしまうと対応
可能な許容範囲から逸脱してしまうため、静止摩擦力が
問題にならない程度の最低速度を満たした上で、制御を
行うことが必要となる。
S_STOPに到達する前に位置決め制御領域2014
内においてラインフィードモータが停止してしまう現象
は回避されなければならない。
ために、ステップS20008及びS20014の処理
が設けられており、図22によってかかる処理の効果に
ついて説明する。
2014に要する距離は可変である。この可変である変
数をs_apr_STOPとおく。s_apr_STO
Pのパワーオン後のデフォルト値は、S_APR_ST
OPとする。
なると、S_STOPが等しくなることを実現するため
には、位置決め制御が開始される位置及び減速制御が開
始される位置は可変となる。前者をs_approac
h、後者をs_decとする。s_approachの
パワーオン後のデフォルト値はS_APPROACHで
あり、後者のパワーオン後のデフォルト値はS_DEC
である。
可変となると、総駆動量を同じにするためには、定速制
御領域2012の長さも可変となる。そこで、定速制御
領域2012に要する可変の時間値をt_flatとす
る。t_flatのパワーオン後のデフォルト値は、T
_FLATである。
は、図21における対応する値であるS_APR_ST
OPよりも長く設定されており、一方v_approa
chは、図21においてはV_APPROACHよりも
極端に低かったのと比較すると高速に設定されている。
高いため、図21で位置決め制御領域2014において
発生した、S_STOPに到達していないにも関わらず
モータが一瞬停止してしまうという事態は回避される。
よりも大きくなったことにより、位置決め制御領域20
14の距離が長くなり、低速で駆動される距離が長くな
る。この結果、充分に減速された状態でS_STOPに
到達し、v_stop<V_PROMISEが達成され
る。
は、t_approach及びv_stopの改善を第
1の実施形態における装置のようにv_approac
hの変更のみによって行うことができない場合、v_a
pproachを変更せずに位置決め制御領域での移動
距離s_apr_STOPを変更して代用する点にあ
る。
た装置においては、エンコーダの解像度を高くするとコ
ストアップを招くため、コスト低下の観点から比較的低
い解像度のエンコーダを使用することが要求される。低
解像度のエンコーダにおいては、1スリット間の距離が
長くなるため、本実施形態におけるs_apr_STO
Pの変更が粗くなってしまう。s_apr_STOPの
変更の度合いが粗いと、t_approach及びv_
stopへの影響も粗いものとなってしまい、きめこま
かな制御を行うのが困難となる恐れがある。
roachの変更による改善が悪影響を及ぼす場合のみ
s_apr_STOPの変更による改善を行うようにし
ているため、低解像度のエンコーダを用いた場合にも、
充分な効果を期待することができる。
実施形態について説明する。第3の実施形態も第1及び
第2の実施形態と同様に、シリアル式インクジェットプ
リンタにおいて、記録媒体搬送用のラインフィードモー
タの制御に、本発明のモータの制御方法を適用したもの
であり、以下においては上記の実施形態と異なる部分を
中心に説明する。
ステップS11002で行われる駆動制御準備処理のみ
に変更を加えたものである。以下では第1及び第2の実
施形態と同様な部分は同じ符号で表し、説明を省略す
る。
ギングによるトルク変動の影響により、モータ自身が高
速で回転してしまう位相角に対応するポイント1004
に該当する場合と、モータ自身が低速で回転してしまう
位相角に対応するポイント1005に該当する場合と
で、s_apr_STOP及びv_approachに
対して異なった値を使用することは明示されていなかっ
た。
該当する場合と1005に該当する場合とでは特性が大
きく異なるため、本来各々の位相に応じて、s_apr
_STOPとv_approachとを別個に管理とす
るのが好ましい。本実施形態においては、これから行う
駆動におけるS_STOPに対応するモータの位相角に
応じて、s_apr_STOPとv_approach
を別個に管理にする。以下この点について説明する。
11002の駆動制御準備処理を詳細に示したフローチ
ャートである。phase_Xは、モータの位相角に一
意的に対応する配列へアクセスするための通し番号であ
る。mem_s_apr_STOP[phase_X]
は、各phase_XがS_STOPだった場合のs_
apr_STOPを各々格納する配列であり、mem_
v_approach[phase_X]は、各pha
se_XがS_STOPだった場合のv_approa
chを各々格納する配列である。
1002では、まずステップS23001で、これから
駆動を行うS_STOPに一意的に対応するphase
_Xを用いて、該当するmem_s_apr_STOP
[phase_X]から値を読み出してs_apr_S
TOPに格納し、該当するmem_v_approac
h[phase_X]から値を読み出してv_appr
oachに格納する。ステップS13001以降の処理
は、第1の実施形態に関して説明した図13に示した処
理と同じであるため、説明を省略する。
11005の駆動制御終了処理を詳細に示したフローチ
ャートである。ステップS24001で、実行した駆動
のS_STOPに一意的に対応するphase_Xを用
いて、該当するmem_s_apr_STOP[pha
se_X]から値を読み出してs_apr_STOPに
格納し、該当するmem_v_approach[ph
ase_X]から値を読み出してv_approach
に格納する。
を実行した後、ステップS24002において、その結
果として得られる更新されたs_apr_STOPとv
_approachを該当するmem_s_apr_S
TOP[phase_X]とmem_v_approa
ch[phase_X]に書き戻している。
で説明した処理の効果について、さらに詳しく説明する
ための図である。
(b)は、通電されない状態で関連性が失われていたモ
ータの位相角とエンコーダからの読み出し値との関連
が、パワーオン後に、1004がゼロリセットしたエン
コーダ読み出し値の3π/2に該当する場合を示してい
る。
(b)の表は、通電されない状態で関連性が失われてい
たモータの位相角とエンコーダからの読み出し値との関
連が、パワーオン後に、1005がゼロリセットしたエ
ンコーダ読み出し値の3π/2に該当する場合を示して
いる。
ットの検出間隔を記憶することができないため、直前の
モータの位相角とエンコーダからの位置の読み出し値と
の対応を残しておくことができない。また、通電されな
い状態でユーザの手動作等によりモータが動かされた場
合にも、エンコーダの動きが監視できないため、モータ
の位相角とエンコーダからの位置の読み出し値の対応の
変化を検知することができない。すなわち、電源投入時
の、モータの位相角とエンコーダからの位置の読み出し
値の対応は不定である。
のs_apr_STOP及びv_approachを各
phase_Xごとに管理しておけば、phase_X
各々の特性の違いを吸収できるばかりではなく、電源投
入時の、モータの位相角とエンコーダからの位置の読み
出し値の対応が不定である点についても対応できる。
ase_X=0に対するs_apr_STOPの改善値
D_1、及びv_approachの改善値V_1は、
図25Bにおけるphase_X=πに対応する値とそ
れぞれ等しくなる。すなわち、各改善値は、単なる配列
の通し番号にすぎないphase_Xの値に依存するの
ではなく、モータの実際の物理的位相角に依存して収束
していく。
においてはエンコーダのスリットの検出間隔を記憶する
ことができない、DCモータを使用した一般的な構成に
おいても、モータの位相角とエンコーダからの位置の読
み出し値の対応関係に応じた駆動制御を可能として、停
止位置精度と所要時間との両方の要件を満たすような制
御が可能となる。
実施形態について説明する。第4の実施形態も上記実施
形態と同様に、シリアル式インクジェットプリンタにお
いて、記録媒体搬送用のラインフィードモータの制御
に、本発明のモータの制御方法を適用したものであり、
以下においては上記の実施形態と異なる部分を中心に説
明する。
ステップS11002で行われる駆動制御準備処理のみ
に変更を加えたものである。以下では上記実施形態と同
様な部分は同じ符号で表し、説明を省略する。
て解決しようとする問題点の詳細を示すグラフである。
効果が現れる前のデフォルトの駆動状態で、定速制御領
域2012の距離T_FLATを0とした場合を示して
おり、図26Bは、第1の実施形態における改善効果が
現れた後の駆動状態で、同じく定速制御領域2012の
距離T_FLATを0とした場合を示している。
すると、図26Aより図26Bの方が高くなっている。
これにより減速制御領域2013の最終速度が上がるた
め、結果的に減速制御領域2013で移動する距離が増
加する。すなわち、減速制御領域2013に移行した時
の位置はs_dec_1のまま変化しないものの、位置
決め制御領域2014に移行した時の位置は、図26A
のs_approach_1よりも図26Bのs_ap
proach_2のほうが大きくなり、結果的に図26
Aにおける停止位置S_STOP_1よりも図26Bに
おける停止位置S_STOP_2のほうが大きくなる。
pproachが変化した結果、同一テーブルで駆動で
きる最短駆動距離が変わってしまうことを意味してい
る。図26Aで駆動することができたS_STOP_1
は、図26Bにおいてはもはや駆動できない。従って、
同一のテーブルを使い続けようとするとプログラム論理
が破綻してしまい、システムのハングアップを引き起こ
してしまう。
態による弊害を解決するものである。
ように、異なるテーブル、例えば定速制御領域2012
の速度V_FLATが低い(図26Aにおける該速度を
V_FLAT_1とし、図26Cにおける該速度をV_
FLAT_3としたとき、V_FLAT_1>V_FL
AT_3となる)テーブルを新たに適用すれば、該テー
ブルの最短駆動距離S_STOP_3はS_STOP_
1を下回るため、問題なく駆動することができる。
あり、ステップS11002で行われる駆動制御準備処
理の詳細を示すフローチャートである。
ステップS27001で駆動テーブルを指定するための
カウンタtable_numberを0で初期化する。
プS27002で、該当するtable_numbe
r、phase_Xに該当するs_apr_STOP、
v_approach、V_FLAT、t_decを、
該当する値が格納されているテーブルmem_s_ap
r_STOP[phase_X][table_num
ber]、mem_v_approach[phase
_X][table_number]、mem_V_F
LAT[table_number]、mem_t_d
ec[phase_X][table_number]
から取得する。
_number]においては、table_numbe
rが大きくなるに従って、より大きな値が格納されてい
るものとする。
によって理想プロファイルを計算した後で、t_fla
tが0より大きいか否かをステップS27003で判定
する。
ーブルで駆動可能かどうかを調べるためのものであり、
t_flat>0でない場合には、破綻をきたしている
ことがわかる。
合の処理であり、s_apr_STOP、v_appr
oach、V_FLAT、t_decを、暫定値を一時
的に保持しておくためのワーク領域temp_s_ap
r_STOP、temp_v_approach、te
mp_V_FLAT、temp_t_decに記憶す
る。
mberを進めた後、ステップS27007で、該ta
ble_numberがまだ該システムの持っているテ
ーブルの総テーブル数に達していない場合には、ステッ
プS13001に戻って処理を続行する。
量が該当テーブルでは駆動できないことが判明した場
合、またはステップS27007で該システムの持って
いるすべてのテーブルについての判定が終わっているこ
とが判明した場合には、ステップS27004で、条件
に合致するテーブルの情報として、ステップS2700
5で一時的に記憶した値を書き戻す。
13012については、第1の実施形態で図13に関し
て説明したので、ここでは説明を省略する。
を行うことにより、適切なテーブルを採用して駆動制御
を行うことができる。
アル式インクジェットプリンタの記録紙搬送用(ライン
フィード)モータの制御に本発明を適用したものである
が、本発明は、インクジェットプリンタに限らず、モー
タを使用する様々な機器に適用可能である。
タの制御に本発明を適用したものであるが、DCモータ
以外でも上記の追値制御等のフィードバック制御が可能
なモータであれば、本発明を適用できる。
を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した
記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシス
テムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMP
U)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し
実行することによっても、達成されることは言うまでも
ない。
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。
体としては、例えば、フロッピディスク,ハードディス
ク,光ディスク,光磁気ディスク,CD−ROM,CD
−R,磁気テープ,不揮発性のメモリカード,ROMな
どを用いることができる。
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレ
ーティングシステム)などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。
の記憶媒体には、先に説明した(図11、13〜15、
20、23、24及び27に示す)フローチャートに対
応するプログラムコードが格納されることになる。
使用するモータの個体差や機構の取り付け、又は位相角
に関連したコギング等に起因する特性のばらつきがある
場合に、その特性に応じたプロファイルが生成され、該
プロファイルに従った制御が行われる。
ず、高精度かつ高速な位置制御を達成することができ
る。
簡略に示したグラフである。
ァイル追値制御、理想速度プロファイル追値制御を例に
して、コギングによるトルク変動の及ぼす影響を説明す
るための図である。
ットプリンタの全体図である。
図である。
を説明するブロック図である。
順を示すブロック図である。
順を示すブロック図である。
について詳細に説明するための図である。
について詳細に説明するための図である。
御について詳細に説明するための図である。
するフローチャートでである。
ロファイルと共に同じ時間軸上に示したタイミングチャ
ートである。
示すフローチャートである。
ローチャートである。
示すフローチャートである。
た現実速度プロファイルの曲線を追加したグラフであ
る。
れた後の駆動状態を示したグラフである。
した現実速度プロファイルの曲線を追加したグラフであ
る。
れた後の駆動状態を示したグラフである。
示すフローチャートである。
の駆動状態を示したグラフである。
の駆動状態を示したグラフである。
詳細に示したフローチャートである。
詳細に示したフローチャートである。
しく説明するための図である。
しく説明するための図である。
問題点の詳細を示すグラフである。
問題点の詳細を示すグラフである。
る様子を示すグラフである。
の詳細を示すフローチャートである。
対応するポイント 1005 モータ自身が低速で回転してしまう位相角に
対応するポイント 2003 理想位置プロファイル 2004 理想速度プロファイル 2011 加速制御領域 2012 定速制御領域 2013 減速制御領域 2014 位置決め制御領域 2003 理想位置プロファイル 2004 理想速度プロファイル 2005 物理的なモータの現実駆動速度プロファイル 2006 実際の現実速度プロファイル 2007 実際の現実速度プロファイル 6001 理想位置プロファイル 6005 エンコーダセンサ 6009 エンコーダ位置情報変換手段 6006 エンコーダ速度情報変換手段 6002 位置サーボのメジャーループ 6003 PI演算 6007 微分演算 6004 DCモータに与えるエネルギー 6008 外乱 7001 理想速度プロファイル 7002 PI演算 7003 微分演算 8001 理想位置プロファイル 8003 現実位置プロファイル 8005 物理的なモータの現実駆動速度プロファイル 8006 仮想の理想位置プロファイル 9001 仮想減速制御領域 9003 現実位置プロファイル 9005 物理的なモータの現実駆動速度プロファイル 10003 現実位置プロファイル 10005 物理的なモータの現実駆動速度プロファイ
ル
Claims (20)
- 【請求項1】 モータを動力源として使用して機構を駆
動する機器におけるモータの制御方法であって、 各駆動を行う際に、目標位置及び予め設定された初期パ
ラメータに従って該駆動の理想的なプロファイルを作成
するプロファイル作成工程と、 前記プロファイルに従って前記モータの駆動を制御する
追値制御工程と、 各駆動の終了の際に、前記初期パラメータの値を評価す
る評価工程と、 前記評価の結果に応じて、前記初期パラメータの値を変
更する変更工程と、を備えることを特徴とするモータの
制御方法。 - 【請求項2】 前記追値制御工程において、前記初期パ
ラメータに対応する実際の駆動における値を記憶する記
憶工程を更に備え、 前記評価工程は、前記記憶工程で記憶された値と前記初
期パラメータの値との差が所定値より大きいときに、前
記初期パラメータを変更することを特徴とする請求項1
に記載のモータの制御方法。 - 【請求項3】 前記プロファイル作成工程は、時間と位
置との関係を示す理想位置プロファイルと、時間と速度
との関係を示す理想速度プロファイルとを作成し、 前記追値制御工程で、前記駆動を加速領域、定速領域、
減速領域、及び位置決め領域の4つの領域に分けて制御
し、前記加速領域、定速領域、及び減速領域においては
前記理想位置プロファイルに従って前記モータの制御を
駆動し、前記位置決め領域においては前記理想速度プロ
ファイルに従って前記モータを駆動することを特徴とす
る請求項2に記載のモータの制御方法。 - 【請求項4】 前記初期パラメータが、前記位置決め領
域の所要時間と、前記位置決め領域内における速度とを
含み、 前記評価工程で、前記位置決め領域の実際の所要時間と
設定された所要時間との差が所定値より大きいときに、
前記位置決め領域内における速度の設定値を変更するこ
とを特徴とする請求項3に記載のモータの制御方法。 - 【請求項5】 前記初期パラメータが、前記位置決め領
域の所要時間と、前記位置決め領域の移動距離とを含
み、 前記評価工程で、前記位置決め領域の実際の所要時間と
設定された所要時間との差が所定値より大きいときに、
前記位置決め領域の移動距離の設定値を変更することを
特徴とする請求項3に記載のモータの制御方法。 - 【請求項6】 前記初期パラメータが、前記位置決め領
域の所要時間と、前記位置決め領域内における速度と、
前記位置決め領域の移動距離とを含み、 前記評価工程で、前記位置決め領域の実際の所要時間と
設定された所要時間との差が所定値より大きいときに、
前記位置決め領域内における速度の設定値及び前記位置
決め領域の移動距離の設定値の少なくとも一方を変更す
ることを特徴とする請求項3に記載のモータの制御方
法。 - 【請求項7】 前記評価工程で、前記位置決め領域の実
際の所要時間と設定された所要時間との差が所定値より
大きいときに、前記位置決め領域内における速度の設定
値を変更し、変更された設定値が所定の閾値未満であっ
た場合には、前記位置決め領域内における速度の設定値
を初期値に戻し、前記位置決め領域の移動距離の設定値
を変更することを特徴とする請求項6に記載のモータの
制御方法。 - 【請求項8】 前記モータがDCモータであり、前記初
期パラメータの値を、前記DCモータの位相角に対応さ
せて複数有することを特徴とする請求項1から7のいず
れか1項に記載のモータの制御方法。 - 【請求項9】 請求項1から8のいずれか1項に記載の
モータの制御方法をコンピュータによって実現するコン
ピュータプログラム。 - 【請求項10】 請求項1から8のいずれか1項に記載
のモータの制御方法を実現するプログラムのコードを格
納したことを特徴とする記憶媒体。 - 【請求項11】 モータを動力源として使用して機構を
駆動するモータの制御装置であって、 各駆動を行う際に、目標位置及び予め設定された初期パ
ラメータに従って該駆動の理想的なプロファイルを作成
するプロファイル作成手段と、 前記プロファイルに従って前記モータの駆動を制御する
追値制御手段と、 各駆動の終了の際に、前記初期パラメータの値を評価す
る評価手段と、 前記評価の結果に応じて、前記初期パラメータの値を変
更する変更手段と、を備えることを特徴とするモータの
制御装置。 - 【請求項12】 前記追値制御手段が、前記初期パラメ
ータに対応する実際の駆動における値を記憶する記憶手
段を更に備え、 前記評価手段は、前記記憶手段に記憶された値と前記初
期パラメータの値との差が所定値より大きいときに、前
記初期パラメータを変更することを特徴とする請求項1
1に記載のモータの制御装置。 - 【請求項13】 前記プロファイル作成手段は、時間と
位置との関係を示す理想位置プロファイルと、時間と速
度との関係を示す理想速度プロファイルとを作成し、 前記追値制御手段は、前記駆動を加速領域、定速領域、
減速領域、及び位置決め領域の4つの領域に分けて制御
し、前記加速領域、定速領域、及び減速領域においては
前記理想位置プロファイルに従って前記モータの制御を
駆動し、前記位置決め領域においては前記理想速度プロ
ファイルに従って前記モータを駆動することを特徴とす
る請求項12に記載のモータの制御装置。 - 【請求項14】 前記初期パラメータが、前記位置決め
領域の所要時間と、前記位置決め領域内における速度と
を含み、 前記評価手段は、前記位置決め領域の実際の所要時間と
設定された所要時間との差が所定値より大きいときに、
前記位置決め領域内における速度の設定値を変更するこ
とを特徴とする請求項13に記載のモータの制御装置。 - 【請求項15】 前記初期パラメータが、前記位置決め
領域の所要時間と、前記位置決め領域の移動距離とを含
み、 前記評価手段は、前記位置決め領域の実際の所要時間と
設定された所要時間との差が所定値より大きいときに、
前記位置決め領域の移動距離の設定値を変更することを
特徴とする請求項13に記載のモータの制御装置。 - 【請求項16】 前記初期パラメータが、前記位置決め
領域の所要時間と、前記位置決め領域内における速度
と、前記位置決め領域の移動距離とを含み、 前記評価手段は、前記位置決め領域の実際の所要時間と
設定された所要時間との差が所定値より大きいときに、
前記位置決め領域内における速度の設定値及び前記位置
決め領域の移動距離の設定値の少なくとも一方を変更す
ることを特徴とする請求項13に記載のモータの制御装
置。 - 【請求項17】 前記評価手段は、前記位置決め領域の
実際の所要時間と設定された所要時間との差が所定値よ
り大きいときに、前記位置決め領域内における速度の設
定値を変更し、変更された設定値が所定の閾値未満であ
った場合には、前記位置決め領域内における速度の設定
値を初期値に戻し、前記位置決め領域の移動距離の設定
値を変更することを特徴とする請求項16に記載のモー
タの制御装置。 - 【請求項18】 前記モータがDCモータであり、前記
初期パラメータの値を、前記DCモータの位相角に対応
させて複数有することを特徴とする請求項11から17
のいずれか1項に記載のモータの制御装置。 - 【請求項19】 請求項11から18のいずれか1項に
記載のモータの制御装置を備えたことを特徴とする電子
機器。 - 【請求項20】 請求項11から18のいずれか1項に
記載のモータの制御装置を記録媒体の搬送に使用するこ
とを特徴とする記録装置。
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