JP2007097365A - Motor control method and motor control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータにより駆動される駆動対象の速度が目標速度と一致するように速度フィードバック制御を行うモータ制御方法及びモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control method and a motor control apparatus that perform speed feedback control so that a speed of a drive target driven by a motor matches a target speed.
モータにより駆動される駆動対象は多種多様であり、例えばシリアルタイプのプリンタにおいて記録ヘッドを搭載したキャリッジもその一つである。キャリッジをモータにより駆動させる際の制御方法として、キャリッジの速度と共にその停止位置も制御できるよう、位置フィードバック制御と速度フィードバック制御を併用してモータを制御する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 There are a wide variety of driving targets driven by a motor, for example, a carriage equipped with a recording head in a serial type printer. As a control method when the carriage is driven by a motor, a method is known in which the motor is controlled using both position feedback control and speed feedback control so that the stop position as well as the carriage speed can be controlled (for example, Patent Documents). 1).
このような、位置フィードバック制御と速度フィードバック制御を併用したモータ制御装置の具体的構成について、図12に基づいて説明する。図12に示すように、従来のモータ制御装置100は、制御対象(キャリッジ)107の現在位置Xnと予め設定された目標停止位置Xtとを比較し、両者を一致させるべく位置フィードバック制御を行ってその両者の差に応じた速度指令vを出力する位置フィードバック(FB)制御部101と、位置フィードバック制御部101からの速度指令v(即ち目標速度)と制御対象107の実際の移動速度Vnとを比較し、両者を一致させるべく速度フィードバック制御を行って制御対象107へ与えるべき操作量uを生成する速度フィードバック制御部105とを備えている。 A specific configuration of such a motor control device using both position feedback control and speed feedback control will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12, the conventional motor control apparatus 100 compares the current position Xn of the control target (carriage) 107 with a preset target stop position Xt, and performs position feedback control to match the two. A position feedback (FB) control unit 101 that outputs a speed command v corresponding to the difference between the two, a speed command v (that is, a target speed) from the position feedback control unit 101, and an actual moving speed Vn of the control object 107 are obtained. A speed feedback control unit 105 that performs speed feedback control so as to match the two and generates an operation amount u to be given to the controlled object 107 is provided.
なお、位置フィードバック制御部101から出力された速度指令vは、そのまま速度フィードバック制御部105へ入力されるのではなく、速度指令補正部103にてその上限値が目標速度Vtに制限された、速度指令vfとして入力される。つまり、位置フィードバック制御部101からの速度指令vが目標速度Vt以下のときはその速度指令vの値がそのまま速度フィードバック制御部105へ入力され、速度指令vが目標速度Vtを超えている間は常時目標速度Vtが速度フィードバック制御部105へ入力される。 The speed command v output from the position feedback control unit 101 is not input to the speed feedback control unit 105 as it is, but the upper limit value thereof is limited to the target speed V t by the speed command correction unit 103. It is input as a speed command vf. That is, when the speed command v from the position feedback control unit 101 is equal to or lower than the target speed V t , the value of the speed command v is directly input to the speed feedback control unit 105 and the speed command v exceeds the target speed V t . During this time, the target speed V t is always input to the speed feedback control unit 105.
このように、図12のモータ制御装置100は、2種類のフィードバックループからなるカスケード制御にて構成されており、より具体的にいえば、位置情報をメジャーフィードバック、速度情報をマイナーフィードバックに持つカスケード制御系で構成されている。そのため、目標停止位置Xtへの高い停止精度が実現される。
しかしながら、上記のようなカスケード制御系で構成されたモータ制御装置100では、位置フィードバック制御が積極的に働くことが、却って減速期間中の安定した速度変化を阻害していた。具体的には、図13に示すように、減速制御中に再加速が発生してしまう。減速中にこのような再加速が発生すると、キャリッジにはその加減速変動による慣性モーメントが発生する。そして、キャリッジのメカ的なガタ(遊び)の存在によってその再加速時(加減速変動時)に騒音が発生してしまうのである。このように再加速が発生するのは、次の理由による。 However, in the motor control device 100 configured with the cascade control system as described above, the positive position feedback control works on the contrary to inhibit stable speed changes during the deceleration period. Specifically, as shown in FIG. 13, re-acceleration occurs during the deceleration control. If such re-acceleration occurs during deceleration, a moment of inertia is generated in the carriage due to the acceleration / deceleration fluctuation. Then, due to the mechanical play (play) of the carriage, noise is generated during re-acceleration (acceleration / deceleration fluctuation). Such re-acceleration occurs for the following reason.
キャリッジが定速駆動から減速制御へ移行する際は、それまで一定値であった速度指令が急に低下し始めるが、フィードバック制御であるが故に、キャリッジの移動速度Vnはその急激な速度指令の低下に即応せず、徐々に低下していく。そのため、速度指令と実際の移動速度Vnとの差は広がっていく。 When the carriage shifts from the constant speed drive to the deceleration control, the speed command, which has been a constant value until then, starts abruptly decreasing. However, because of the feedback control, the carriage moving speed Vn is determined by the rapid speed command. It does not respond immediately to the decline, but gradually declines. Therefore, the difference between the speed command and the actual moving speed Vn is widened.
すると、位置フィードバック制御部101は、遅れているキャリッジを早く目標停止位置Xtへ近付けるべく、速度指令vの減少勾配を緩やかにする。このことは図13にも現れている。多少わかりづらいが、図13の速度指令vの軌跡をみると、減少していく際の勾配が再加速発生タイミング付近でやや緩やかになっていることがわかる。 Then, the position feedback control unit 101 moderates the decreasing gradient of the speed command v in order to bring the delayed carriage closer to the target stop position Xt. This also appears in FIG. Although it is somewhat difficult to understand, it can be seen from the trajectory of the speed command v in FIG. 13 that the gradient at the time of decreasing is somewhat gentle near the reacceleration occurrence timing.
このように速度指令vの勾配が緩やかになると、キャリッジの移動速度Vnは次第にその速度指令vに応じた速度になっていく。そうなると、位置フィードバック制御部101は再び速度指令vの減少勾配を急にしていく。このように位置フィードバック制御部101が位置制御を厳密に実現しようとするため、減速期間中は上記のように必然的に再加速が発生しやすくなるのである。 Thus, when the gradient of the speed command v becomes gentle, the carriage moving speed Vn gradually becomes a speed corresponding to the speed command v. Then, the position feedback control unit 101 makes the decreasing gradient of the speed command v abrupt again. As described above, since the position feedback control unit 101 tries to realize the position control strictly, re-acceleration tends to occur as described above during the deceleration period.
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、駆動対象を駆動するモータを速度フィードバック制御するにあたり、減速期間中の再加速の発生を防ぎ、再加速発生に起因して生じる騒音の発生を防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and prevents the occurrence of re-acceleration during the deceleration period and the generation of noise caused by the occurrence of re-acceleration when performing speed feedback control of the motor that drives the driven object. The purpose is to do.
本発明者は、位置フィードバック制御が上記のような再加速を引き起こすのは、位置フィードバック制御で生成される速度指令がキャリッジの位置推移に依存して決定されるものだからである、ということに着目した。そこで、このような再加速を抑制するためにはキャリッジの位置推移とは独立した速度指令を生成すればよいのでは、と考えた。つまり、位置フィードバック制御を行わないようにするのである。そして、より具体的には、減速時の時間推移に依存して減速時の速度指令を決定することができるとの考えに至った。 The present inventor noted that the position feedback control causes the re-acceleration as described above because the speed command generated by the position feedback control is determined depending on the position transition of the carriage. did. Therefore, in order to suppress such re-acceleration, it was considered that a speed command independent of the carriage position transition should be generated. That is, position feedback control is not performed. More specifically, the inventors have come up with the idea that the speed command during deceleration can be determined depending on the time transition during deceleration.
即ち、上記課題を解決するためになされた請求項1記載の発明は、モータにより駆動される駆動対象の速度が予め設定された目標速度と一致するようにモータの速度フィードバック制御を行うモータ制御方法であって、駆動対象の駆動開始から停止までの駆動期間のうち予め設定した減速制御開始タイミングから停止するまでの減速制御期間では、目標速度として、減速制御開始タイミングからの経過時間の関数である減速関数を用いてその経過時間に応じた減速指令を生成して、その生成した減速指令に基づいて速度フィードバック制御を行う。そして、減速関数としては、減速制御開始タイミングから減速指令がゼロになるまで単調減少し、且つ、その導関数が単調減少、単調増加、若しくは定数となるような関数を用いる。 That is, the invention according to claim 1 made to solve the above-described problem is a motor control method for performing speed feedback control of a motor so that the speed of a driven object driven by the motor matches a preset target speed. In the deceleration control period from the preset deceleration control start timing to the stop in the drive period from the start to the stop of the driving target, the target speed is a function of the elapsed time from the deceleration control start timing. A deceleration command corresponding to the elapsed time is generated using a deceleration function, and speed feedback control is performed based on the generated deceleration command. As the deceleration function, a function is used that monotonously decreases from the deceleration control start timing until the deceleration command becomes zero, and whose derivative is monotonously decreased, monotonically increased, or constant.
減速制御期間が始まるまでの速度フィードバック制御の目標速度は、例えば時間に伴って変化する速度軌道であってもよいし、単に一定の速度を目標値(目標定速速度)として設定するようにしてもよい。また、その目標速度をどのようにして生成してもよく、例えば位置フィードバック制御によって生成するものであってもよい。つまり、減速制御開始タイミングになるまでの目標速度をどのようなものにするか或いはどのようにして生成するかは適宜決めればよい。 The target speed of the speed feedback control until the deceleration control period starts may be, for example, a speed trajectory that changes with time, or simply set a constant speed as a target value (target constant speed speed). Also good. Further, the target speed may be generated in any manner, for example, generated by position feedback control. That is, what the target speed until the deceleration control start timing is or how to generate it may be determined as appropriate.
そして本発明のモータ制御方法では、減速制御期間における目標速度として、時間に依存した減速関数から得られる減速指令を生成し、その減速指令に基づいて速度フィードバックを行う。この減速関数は、減速制御開始タイミングからの経過時間の関数であるため、減速指令は経過時間に応じて一意に定まる。つまり、経過時間さえわかればあとは減速関数に基づいてその時間における減速指令を算出できる。 In the motor control method of the present invention, a deceleration command obtained from a time-dependent deceleration function is generated as the target speed in the deceleration control period, and speed feedback is performed based on the deceleration command. Since this deceleration function is a function of the elapsed time from the deceleration control start timing, the deceleration command is uniquely determined according to the elapsed time. In other words, once the elapsed time is known, the deceleration command at that time can be calculated based on the deceleration function.
そして、この減速関数として、減速制御開始タイミングから減速指令がゼロになるまでの間、単調減少するものであり、且つ、その導関数(時間で微分した関数)が単調関数若しくは定数となるような関数を用いるのである。 And as this deceleration function, it decreases monotonically from the deceleration control start timing until the deceleration command becomes zero, and the derivative (function differentiated with respect to time) becomes a monotone function or a constant. Use functions.
ここでいう単調減少・単調増加は、広義の意味である。つまり、増加或いは減少の過程で一定となる部分を含む場合も含まれる。但し、導関数が単調関数若しくは定数となることが減速関数の一つの条件であるため、減速関数自体には、必然的に、単調減少する過程で減速指令が一定となるような期間は存在しないことになる。 The monotonic decrease / monotonic increase here has a broad meaning. That is, a case where a portion that becomes constant in the process of increase or decrease is included. However, since one of the conditions of the deceleration function is that the derivative is a monotonic function or a constant, the deceleration function itself inevitably does not have a period during which the deceleration command becomes constant during the monotonically decreasing process. It will be.
このような条件を満たす減速関数としては、例えば、傾きが負の一次関数、上に凸の二次関数における極大値から右側(極大値から単調減少していく部分)、下に凸の二次関数における極小値から左側(極小値に向かって単調減少していく部分)、単調減少する三次関数における変曲点から左側(変曲点に向かって単調減少していく部分)、更には余弦関数における原点から右側(単調減少していく部分)など、種々のものが考えられる。こういった関数はいずれも、図13に示した速度指令vのような、勾配が一旦緩やかになってまた元に戻る、というような関数ではない。 As a deceleration function that satisfies such conditions, for example, a linear function having a negative slope, a quadratic function having an upward convexity to the right side from the local maximum value (a portion that monotonically decreases from the local maximum value), and a convex quadratic function having a downward slope Left from the minimum value in the function (the part that decreases monotonically toward the minimum value), left side from the inflection point in the monotonically decreasing cubic function (the part that decreases monotonically toward the inflection point), and cosine function Various things can be considered, such as the right side (the part that monotonously decreases) from the origin in None of these functions are functions such as the velocity command v shown in FIG.
このように、本発明(請求項1)のモータ制御方法は、減速制御期間の制御方法として位置フィードバック制御は用いず、単に上記の減速関数に従って、減速制御期間の開始時点からの経過時間に応じた減速指令を得ている。そして、その減速関数に従った減速指令に基づいて速度フィードバック制御を行うのである。 Thus, the motor control method of the present invention (Claim 1) does not use position feedback control as the control method of the deceleration control period, and simply depends on the elapsed time from the start point of the deceleration control period according to the deceleration function described above. Obtained deceleration command. Then, speed feedback control is performed based on a deceleration command according to the deceleration function.
そのため、減速制御期間中において減速中の駆動対象の速度が途中で再加速するのを防ぐことができる。そして、その再加速(即ち減速・加速・減速といった不安定な速度変化)が起因となって生じる騒音の発生を防止することが可能となる。 Therefore, it is possible to prevent the speed of the drive target being decelerated from being accelerated again during the deceleration control period. Then, it is possible to prevent the generation of noise caused by the re-acceleration (that is, unstable speed change such as deceleration, acceleration, and deceleration).
そして、上記請求項1記載のモータ制御方法は、具体的には、例えば請求項2に記載したモータ制御装置によって実現できる。即ち、請求項2記載のモータ制御装置は、モータにより駆動される駆動対象の速度を検出する速度検出手段と、駆動対象の目標速度を設定する目標速度設定手段と、目標速度設定手段により設定された目標速度と速度検出手段により検出された速度とを比較し、両者を一致させるべくモータの速度フィードバック制御を行う速度フィードバック制御手段と、駆動対象の駆動開始から停止までの駆動期間のうち予め設定した減速制御開始タイミングから停止するまでの減速制御期間における、駆動対象の目標速度である減速指令を生成する減速指令生成手段とを備える。 The motor control method according to the first aspect can be specifically realized by, for example, the motor control apparatus according to the second aspect. That is, the motor control device according to claim 2 is set by a speed detection means for detecting the speed of the drive target driven by the motor, a target speed setting means for setting the target speed of the drive target, and a target speed setting means. The target speed and the speed detected by the speed detection means are compared, and the speed feedback control means for performing the speed feedback control of the motor so as to match them, and the drive period from the start to the stop of the drive of the drive target are set in advance. And a deceleration command generating means for generating a deceleration command that is a target speed to be driven in a deceleration control period from the start timing of the deceleration control to the stop.
そして、速度フィードバック制御手段は、減速制御期間では減速指令生成手段により生成された減速指令に基づいて速度フィードバック制御を行い、減速指令生成手段は、減速制御開始タイミングからの経過時間の関数である減速関数を用いて、経過時間に応じた減速指令を生成する。この減速関数は、減速制御開始タイミングから減速指令がゼロになるまで単調減少し、且つ、その導関数が単調減少、単調増加、若しくは定数となるような関数である。 The speed feedback control means performs speed feedback control based on the deceleration command generated by the deceleration command generation means during the deceleration control period, and the deceleration command generation means is a deceleration function that is a function of an elapsed time from the deceleration control start timing. A deceleration command according to the elapsed time is generated using the function. This deceleration function is a function that monotonously decreases from the deceleration control start timing until the deceleration command becomes zero, and the derivative thereof monotonously decreases, monotonically increases, or becomes a constant.
このように構成されたモータ制御装置によれば、減速制御期間中においては減速指令生成手段が減速関数に基づいて減速指令を生成し、その減速指令に基づいて速度フィードバック制御手段が速度フィードバック制御を行う。そのため、上記請求項1と同様、減速制御期間中の再加速発生の防止、再加速発生に起因する騒音の防止という効果が得られる。 According to the motor control apparatus configured as described above, during the deceleration control period, the deceleration command generation means generates a deceleration command based on the deceleration function, and the speed feedback control means performs speed feedback control based on the deceleration command. Do. Therefore, the effect of preventing the occurrence of reacceleration during the deceleration control period and the noise caused by the occurrence of reacceleration can be obtained as in the first aspect.
なお、減速制御開始タイミング直前までの駆動対象の速度は、定速であってもいいし加速中或いは減速中でもよい。つまり、減速制御期間が始まる減速制御開始タイミングからはじめて減速が開始されることに限定されない。減速制御開始タイミングとは、減速が始まるタイミングという限定的な意味ではなく、減速指令生成手段の減速指令に基づいた速度フィードバック制御が開始されるタイミング、という意味である。 Note that the speed of the object to be driven until immediately before the deceleration control start timing may be a constant speed or during acceleration or deceleration. That is, the present invention is not limited to starting deceleration from the deceleration control start timing at which the deceleration control period starts. The deceleration control start timing is not limited to the timing at which deceleration starts, but to the timing at which speed feedback control based on the deceleration command from the deceleration command generation means is started.
ここで、減速指令生成手段が減速指令を生成するために用いる減速関数は、上記例示したように種々の関数が考えられるが、例えば請求項3に記載のように、下に凸となる関数にするとよい。下に凸の減速関数とは、言うまでもないが、減速制御期間内の当該減速関数をグラフ化(時間軸と減速指令軸を有する二次元座標上に表現)したとき、そのグラフ上の任意の点における接線の上側にそのグラフが存在するような関数であることを意味する。言い換えれば、時間の経過に伴って徐々に勾配が緩やかになっていくような関数である。 Here, as the deceleration function used by the deceleration command generation means to generate the deceleration command, various functions can be considered as exemplified above. For example, as described in claim 3, the deceleration function is a downward convex function. Good. Needless to say, a downwardly convex deceleration function, but when the deceleration function in the deceleration control period is graphed (represented on a two-dimensional coordinate with a time axis and a deceleration command axis), any point on the graph This means that the function is such that the graph exists above the tangent. In other words, the function is such that the gradient gradually decreases with time.
このように下に凸な関数で表される減速関数を用いると、減速制御開始タイミングでまず減速指令は急激に(急勾配で)低下していき、徐々に勾配が緩やかになっていって、最後に停止するときが最も勾配が緩い(ほとんど勾配がない)状態となる。そのため、駆動対象を安定した状態・速度で停止させることができる。 When using the deceleration function represented by a downward convex function in this way, the deceleration command first decreases sharply (with a steep slope) at the deceleration control start timing, and the slope gradually becomes gentle, When it stops at the end, the slope is the slowest (almost no slope). Therefore, it is possible to stop the drive target in a stable state / speed.
なお、これとは逆に上に凸な関数で表される減速関数を用いた場合は、再加速防止や騒音防止の効果はもちろん得られるものの、減速制御開始タイミングからゆっくりと減速指令が低下していき、次第にその減少勾配が急になっていって、最後に停止するころが最も急勾配となる。つまり、停止直前の減速指令の変化が激しくなる。そのため、安定した状態・速度での停止が困難となるおそれがある。よって、停止時の安定性や精度を考慮すれば、下に凸な関数で表される減速関数を用いるのが好ましい。 On the other hand, when using a deceleration function represented by an upwardly convex function, the effect of preventing re-acceleration and noise can be obtained, but the deceleration command slowly decreases from the deceleration control start timing. The decreasing gradient becomes steeper and the last stop is the steepest. That is, the change in the deceleration command immediately before the stop becomes intense. Therefore, it may be difficult to stop at a stable state / speed. Therefore, it is preferable to use a deceleration function represented by a downward convex function in consideration of stability and accuracy at the time of stopping.
ところで、上記のように減速関数を用いて減速制御開始タイミングからの経過時間に応じた減速指令を生成することで、減速制御中に駆動対象が再加速してしまわないような減速指令を得ることができるわけだが、当然ながら位置フィードバック制御を行っているわけではないため、単に上述した条件を満たすだけの減速関数では所望の停止位置に停止させるのが困難となる。 By the way, by generating a deceleration command according to the elapsed time from the deceleration control start timing using the deceleration function as described above, it is possible to obtain a deceleration command that prevents the drive target from being accelerated again during the deceleration control. However, since position feedback control is not necessarily performed, it is difficult to stop at a desired stop position with a deceleration function that simply satisfies the above-described conditions.
そこで、例えば請求項4に記載のような減速関数を用いて、駆動対象を所望の位置に停止させることができるようにするとよい。即ち、請求項4記載の発明は、請求項2又は3に記載のモータ制御装置であって、減速制御開始タイミングから予め設定された目標停止位置までの距離である減速距離を設定する減速距離設定手段を備え、減速関数は、当該減速関数を減速制御開始タイミングから減速指令がゼロになる時間まで積分したときの積分値が上記減速距離に一致するような関数である。 Therefore, for example, a deceleration function as described in claim 4 may be used so that the drive target can be stopped at a desired position. That is, the invention according to claim 4 is the motor control device according to claim 2 or 3, wherein a deceleration distance setting that sets a deceleration distance that is a distance from a deceleration control start timing to a preset target stop position is set. The deceleration function is a function such that an integrated value when the deceleration function is integrated from the deceleration control start timing to the time when the deceleration command becomes zero coincides with the deceleration distance.
減速関数は、経過時間に対する減速指令(速度フィードバック制御手段へ与える目標速度)の関数であるため、それを時間で積分すればその時間内での移動距離が得られる。そこで、減速指令がゼロになるまでの積分値が減速距離となるような減速関数を用いれば、理論的には、減速指令がゼロになったときにちょうど駆動対象も目標停止位置にて停止することになる。 Since the deceleration function is a function of a deceleration command (target speed given to the speed feedback control means) with respect to the elapsed time, if it is integrated over time, a moving distance within that time can be obtained. Therefore, if a deceleration function is used so that the integral value until the deceleration command becomes zero becomes the deceleration distance, theoretically, when the deceleration command becomes zero, the drive target also stops at the target stop position. It will be.
従って、上記構成のモータ制御装置によれば、減速制御開始タイミングから減速指令がゼロとなるまでの時間積分値が減速距離設定手段にて設定された減速距離となるような減速関数によって、減速指令を生成しているため、減速期間中の再加速およびそれに起因する騒音の発生を防止できるのに加え、所望の停止位置(目標停止位置)にて駆動対象を停止させることも可能となり、停止精度も良好なモータ制御装置が得られる。 Therefore, according to the motor control device having the above-described configuration, the deceleration command is generated by the deceleration function such that the time integration value from the deceleration control start timing until the deceleration command becomes zero becomes the deceleration distance set by the deceleration distance setting means. In addition to preventing re-acceleration during the deceleration period and the generation of noise due to it, it is also possible to stop the drive target at the desired stop position (target stop position), and stop accuracy A good motor control device can be obtained.
なお実際には、摩擦や駆動対象の機械的特性などの影響によって、目標停止位置から多少ずれた位置で停止するおそれがある。しかしそのずれは、実用上問題となるようなレベルではない。 Actually, there is a possibility that the vehicle stops at a position slightly deviated from the target stop position due to the influence of friction, mechanical characteristics of the driven object, and the like. However, the deviation is not at a level that causes a practical problem.
減速距離設定手段は、減速距離そのものを直接設定するものであってもよいし、例えば、減速制御開始タイミングとしてその位置が与えられている場合は、その位置と目標停止位置との距離を演算で得ることにより設定するものであってもよい。 The deceleration distance setting means may directly set the deceleration distance itself. For example, when the position is given as the deceleration control start timing, the distance between the position and the target stop position can be calculated. It may be set by obtaining.
そして、上記のように駆動対象を目標停止位置で停止させるべく、積分値が減速距離と一致するような減速関数を用いて減速制御を行ったとき、減速指令がゼロになる前に駆動対象がすでに目標停止位置に到達することも考えられる。その場合に、目標停止位置到達後も減速指令に基づく速度フィードバック制御が行われると、駆動対象は目標停止位置よりもどんどん先へ進んでしまう。 When the deceleration control is performed using the deceleration function whose integrated value matches the deceleration distance in order to stop the driving target at the target stop position as described above, the driving target is displayed before the deceleration command becomes zero. It is also conceivable that the target stop position has already been reached. In this case, if speed feedback control based on the deceleration command is performed even after reaching the target stop position, the drive target advances further than the target stop position.
そこで、例えば請求項5に記載のように、駆動対象が目標停止位置に到達したか否かを検出する到達検出手段と、駆動対象が停止するようにモータの制動制御を行う制動制御手段とを備え、到達検出手段により駆動対象が目標停止位置に到達したことが検出されたならば、速度フィードバック制御手段は減速指令に基づく速度フィードバック制御を停止し、制動制御手段が前記制動制御を実行するようにするとよい。 Therefore, for example, as described in claim 5, arrival detection means for detecting whether or not the drive target has reached the target stop position, and braking control means for performing brake control of the motor so that the drive target stops. If the arrival detection means detects that the drive target has reached the target stop position, the speed feedback control means stops the speed feedback control based on the deceleration command, and the braking control means executes the braking control. It is good to make it.
このように構成されたモータ制御装置によれば、減速指令に基づく速度フィードバック制御の実行中であっても、駆動対象が目標到達位置に到達したら制動制御によって駆動対象が停止される。そのため、駆動対象を精度良く目標停止位置へ停止させることが可能となる。 According to the motor control device configured as described above, even when the speed feedback control based on the deceleration command is being executed, the drive target is stopped by the braking control when the drive target reaches the target arrival position. For this reason, it is possible to accurately stop the drive target at the target stop position.
そして、請求項6記載の発明は、請求項4又は5に記載のモータ制御装置であって、減速制御開始タイミングでの減速指令である初期減速指令を設定する初期減速指令設定手段を備え、減速指令生成手段は、減速距離設定手段により設定された減速距離と初期減速指令設定手段により設定された初期減速指令に基づいて減速関数を導出する減速関数導出手段と、経過時間を計時する計時手段と、減速関数導出手段により導出された減速関数に従い、計時手段により計時された経過時間に対応した減速指令を演算する減速指令演算手段とを備えている。 The invention according to claim 6 is the motor control device according to claim 4 or 5, further comprising an initial deceleration command setting means for setting an initial deceleration command that is a deceleration command at the deceleration control start timing, The command generating means includes a deceleration function deriving means for deriving a deceleration function based on the deceleration distance set by the deceleration distance setting means and the initial deceleration command set by the initial deceleration command setting means, and a timing means for timing the elapsed time; And a deceleration command calculating means for calculating a deceleration command corresponding to the elapsed time measured by the timing means according to the deceleration function derived by the deceleration function deriving means.
即ち、減速関数導出手段は、予め設定された減速距離と初期減速指令に基づいて、減速関数を導出する。この導出方法について、図11を用いて概略説明する。図11は、減速制御開始タイミング(t=0)からの減速指令を表す減速関数r(t)の一例であり、ここでは説明の簡略化のために一次関数を示している。 That is, the deceleration function deriving unit derives a deceleration function based on the preset deceleration distance and the initial deceleration command. This derivation method will be outlined with reference to FIG. FIG. 11 is an example of a deceleration function r (t) representing a deceleration command from the deceleration control start timing (t = 0), and here, a linear function is shown for the sake of simplicity of explanation.
この減速関数r(t)は、一次関数であることから、r(t)=−At+V、とおける。Aは未知の係数である。また、減速指令がゼロとなるまでの経過時間τも今のところ未知である。ここで、この減速関数r(t)が点(τ,0)を通ること、及び、r(t)をt=0〜τの間で積分した結果が減速距離xとなることは、予めわかっている。そのため、演算によってAとτは求められる。 Since the deceleration function r (t) is a linear function, r (t) = − At + V. A is an unknown coefficient. Also, the elapsed time τ until the deceleration command becomes zero is unknown at present. Here, it is known in advance that the deceleration function r (t) passes through the point (τ, 0) and that the result of integrating r (t) between t = 0 and τ is the deceleration distance x. ing. Therefore, A and τ are obtained by calculation.
図11では一次関数を例示したが、他の関数の場合であっても同じ要領で減速関数r(t)を導出することができる。例えば、上に凸の関数で減速関数r(t)を導出する場合は、t=0でその関数が極大値をとるような式を設定し、その式中の未知の係数を、上記と同様、点(τ,0)を通ること、及び積分値が減速距離xとなることに基づいて算出すればよい。 Although the linear function is illustrated in FIG. 11, the deceleration function r (t) can be derived in the same manner even in the case of other functions. For example, in the case of deriving the deceleration function r (t) with an upwardly convex function, an expression is set so that the function takes a maximum value at t = 0, and the unknown coefficient in the expression is set as described above. , Passing through the point (τ, 0), and the integral value may be calculated based on the deceleration distance x.
上記のように構成されたモータ制御装置によれば、予め設定された減速距離と初期減速指令に基づいて減速関数が導出され、その導出された減速関数に従って、計時時間により計時された経過時間に応じた減速指令が演算される。そのため、減速距離及び初期減速指令の設定値を変えることで、様々な減速特性のモータ制御装置を構築できる。 According to the motor control device configured as described above, the deceleration function is derived based on the preset deceleration distance and the initial deceleration command, and the elapsed time measured by the time measured according to the derived deceleration function. A corresponding deceleration command is calculated. Therefore, motor control devices having various deceleration characteristics can be constructed by changing the set values of the deceleration distance and the initial deceleration command.
なお、初期減速指令設定手段は、初期減速指令を減速制御開始タイミングでの減速指令として積極的に設定するものに限らず、それに相当するものを設定するものであれば何でも良い。例えば、一定期間定速駆動させた後に減速指令による速度フィードバック制御を開始するものであって、その定速駆動期間における目標速度を設定する手段があれば、それが初期減速指令設定手段としても機能することとなる。 The initial deceleration command setting means is not limited to the one that actively sets the initial deceleration command as the deceleration command at the deceleration control start timing, and may be anything as long as it corresponds to the initial deceleration command setting means. For example, if there is a means to start speed feedback control by a deceleration command after driving at a constant speed for a certain period, and there is a means for setting a target speed in that constant speed driving period, it also functions as an initial deceleration command setting means Will be.
そして本発明(請求項2〜6)のモータ制御装置は、モータによって駆動される種々の駆動対象に対して適用できるが、例えば請求項7に記載のように、画像形成装置に搭載されるキャリッジのように往復運動を繰り返す駆動対象(加速・定速・減速・停止を繰り返す駆動対象)に対して適用すると、より効果的である。 The motor control device of the present invention (Claims 2 to 6) can be applied to various driving objects driven by a motor. For example, as described in Claim 7, a carriage mounted on the image forming apparatus. As described above, it is more effective when applied to a driving object that repeats reciprocating motion (a driving object that repeats acceleration, constant speed, deceleration, and stop).
即ち、請求項7記載の発明は、請求項2〜6いずれかに記載のモータ制御装置であって、当該モータ制御装置は、記録媒体を搬送させつつその記録媒体上に画像を形成する機能を備えた画像形成装置に搭載され、駆動対象は、記録媒体上に画像を形成するための記録手段を搭載して搬送方向と直交する主走査方向に往復移動するキャリッジである。 That is, the invention according to claim 7 is the motor control device according to any one of claims 2 to 6, wherein the motor control device has a function of forming an image on the recording medium while conveying the recording medium. The drive target mounted on the image forming apparatus provided is a carriage that reciprocates in the main scanning direction perpendicular to the transport direction by mounting recording means for forming an image on a recording medium.
このように、モータ制御装置をキャリッジの往復移動に適用することで、キャリッジが減速・停止する際の再加速が防止される。そのため、再加速時にキャリッジのメカ的なガタ(遊び)によって発生する騒音も防止されることとなり、動作音の静かな、ユーザにとって使い心地の良い画像形成装置を提供できるようになる。 Thus, by applying the motor control device to the reciprocating movement of the carriage, re-acceleration when the carriage decelerates and stops is prevented. Therefore, noise generated by mechanical play (play) of the carriage at the time of re-acceleration can be prevented, and an image forming apparatus having a quiet operation sound and comfortable for the user can be provided.
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
(1)キャリッジ駆動機構の構成
図1は、本発明のモータ制御装置が適用された画像形成装置としてのインクジェットプリンタ(以降、単に「プリンタ」とする)におけるキャリッジ駆動機構の構成を表す説明図である。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1) Configuration of Carriage Drive Mechanism FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a carriage drive mechanism in an ink jet printer (hereinafter simply referred to as “printer”) as an image forming apparatus to which the motor control device of the present invention is applied. is there.
このキャリッジ駆動機構は、まず、押さえローラ32等により搬送されてくる印刷用紙33の幅方向に設置されたガイド軸34に、ノズルから印刷用紙33に向けてインクを吐出させて記録を行う記録ヘッド30を搭載したキャリッジ31が挿通されたものである。 This carriage drive mechanism first records a recording head that performs recording by ejecting ink from a nozzle toward the printing paper 33 on a guide shaft 34 installed in the width direction of the printing paper 33 conveyed by the pressing roller 32 or the like. A carriage 31 carrying 30 is inserted.
このキャリッジ31は、ガイド軸34に沿って設けられた無端ベルト37に連結され、その無端ベルト37は、ガイド軸34の一端に設置されたCRモータ35のプーリ36と、ガイド軸34の他端に設置されたアイドルプーリ(図示せず)との間に掛け止められている。つまり、キャリッジ31は、無端ベルト37を介して伝達されるCRモータ35の駆動力により、ガイド軸34に沿って印刷用紙33の幅方向に往復運動するように構成されている。 The carriage 31 is connected to an endless belt 37 provided along the guide shaft 34, and the endless belt 37 includes a pulley 36 of a CR motor 35 installed at one end of the guide shaft 34 and the other end of the guide shaft 34. It is latched between idle pulleys (not shown) installed in That is, the carriage 31 is configured to reciprocate in the width direction of the printing paper 33 along the guide shaft 34 by the driving force of the CR motor 35 transmitted via the endless belt 37.
また、ガイド軸34の下方には、一定間隔(本実施形態においては、1/150inch=約0.17mm)ごとに一定幅のスリットを形成したタイミングスリット38が、ガイド軸34に沿って設置されている。 A timing slit 38 is formed along the guide shaft 34 below the guide shaft 34. The timing slit 38 is formed with a slit having a constant width at regular intervals (1/150 inch = about 0.17 mm in this embodiment). ing.
また、キャリッジ31の下部には、タイミングスリット38を挟んで発光素子と受光素子とが対面するように配置されたフォトインタラプタからなる検出部(図示されない)が備えられており、上述のタイミングスリット38と共に、後述のリニアエンコーダ39(図4参照)を構成している。 A detection unit (not shown) made of a photo interrupter is provided below the carriage 31 so that the light emitting element and the light receiving element face each other with the timing slit 38 interposed therebetween. In addition, a linear encoder 39 (see FIG. 4) described later is configured.
このリニアエンコーダ39を構成する検出部は、図2に示すように、互いに一定周期(本実施形態においては、1/4周期)ズレた2種類のエンコーダ信号ENC1,ENC2を出力する。そして、キャリッジ31の移動方向がホームポジション(図1の左端位置)からアイドルプーリ側に向かう順方向である場合は、ENC1がENC2に対して位相が一定周期進み、アイドルプーリ側からホームポジションに向かう逆方向である場合は、ENC1がENC2に対して位相が一定周期遅れるようにされている。 As shown in FIG. 2, the detection unit constituting the linear encoder 39 outputs two types of encoder signals ENC1 and ENC2 that are shifted from each other by a constant cycle (in this embodiment, a quarter cycle). When the moving direction of the carriage 31 is the forward direction from the home position (the left end position in FIG. 1) toward the idle pulley, the phase of ENC1 advances by a certain period with respect to ENC2, and from the idle pulley to the home position. In the reverse direction, the phase of ENC1 is delayed by a certain period with respect to ENC2.
このようなキャリッジ駆動機構において、キャリッジ31は、図3に示すように、記録処理が行われていない時には、ガイド軸34のプーリ35側端付近に設定されたホームポジション、或いは前回の記録が終了した位置(以下、キャリッジの移動開始位置を示す位置を「原点」と称する)にて待機し、記録処理が開始されると、予め設定された記録開始位置までの間に目標速度に達するよう加速され、その後、予め設定された記録終了位置までの間は一定の目標速度で移動し、記録終了位置を越えると停止するまで減速される。 (2)キャリッジ制御装置の構成
また、プリンタには、図4に示すように、当該プリンタの制御を統括するCPU2、CRモータ35の回転速度や回転方向等を制御するPWM信号を生成するASIC(Application Specific Integrated Circuit)3、Hブリッジ回路における4基のFETをASIC3に生成されたPWM信号に基づいて制御することでCRモータ35を駆動するモータ駆動回路(CR駆動回路)4などからなるキャリッジ制御装置1が内蔵されている。
In such a carriage drive mechanism, as shown in FIG. 3, the carriage 31 has a home position set in the vicinity of the pulley 35 side end of the guide shaft 34 or the previous recording is completed when the recording process is not performed. When the recording process is started, acceleration is performed so that the target speed is reached before reaching the preset recording start position (hereinafter referred to as “origin”). After that, it moves at a predetermined target speed until reaching a preset recording end position, and when it exceeds the recording end position, it is decelerated until it stops. (2) Configuration of Carriage Control Device Further, as shown in FIG. 4, the printer includes a CPU 2 that controls the printer, an ASIC that generates a PWM signal that controls the rotation speed, rotation direction, and the like of the CR motor 35. Application Specific Integrated Circuit) 3, carriage control including a motor drive circuit (CR drive circuit) 4 that drives the CR motor 35 by controlling the four FETs in the H-bridge circuit based on the PWM signal generated in the ASIC 3. The device 1 is built in.
ASIC3には、CRモータ35の制御に用いる各種パラメータを格納するレジスタ群5、リニアエンコーダ39から取り込んだエンコーダ信号ENC1,ENC2によりキャリッジ31の位置や移動速度を算出するキャリッジ測位部6、減速開始位置から目標停止位置までの減速期間にモータ制御部7が用いる目標速度としての減速指令r(td)(td:減速開始位置からの経過時間)を生成する減速指令生成部10、レジスタ群5に格納された各種パラメータおよびキャリッジ測位部6からのデータに基づきCRモータ35の回転速度を制御するためのモータ制御信号を生成するモータ制御部7、モータ制御部7が生成するモータ制御信号に応じたデューティ比のPWM信号を生成するPWM生成部8、エンコーダ信号ENC1,ENC2より十分に周期が短いクロック信号をASIC3内部の各部に供給するクロック生成部9などが備えられている。 The ASIC 3 includes a register group 5 that stores various parameters used to control the CR motor 35, a carriage positioning unit 6 that calculates the position and moving speed of the carriage 31 based on encoder signals ENC1 and ENC2 acquired from the linear encoder 39, and a deceleration start position. Stored in the register group 5 and the deceleration command generation unit 10 that generates a deceleration command r (td) (td: elapsed time from the deceleration start position) as a target speed used by the motor control unit 7 during the deceleration period from to the target stop position. The motor control unit 7 that generates a motor control signal for controlling the rotational speed of the CR motor 35 based on the various parameters and the data from the carriage positioning unit 6, and the duty according to the motor control signal generated by the motor control unit 7 PWM generator 8 for generating a ratio PWM signal, encoder signals ENC1, ENC A clock generator 9 supplies more fully cycle is shorter clock signal inside the respective portions ASIC3 is provided.
これらのうち、レジスタ群5は、CRモータ35を起動するための起動設定レジスタ50、キャリッジ31を停止させるべき目標停止位置を設定するための目標停止位置設定レジスタ51、キャリッジ31の減速を開始する減速開始位置(記録終了位置と同一;本発明の減速制御開始タイミングにおける駆動対象の位置に相当)を設定するための減速開始位置設定レジスタ52、キャリッジ31が目標とすべき目標速度Vt(画像記録中の定速駆動時の速度)を設定するための目標速度設定レジスタ53、モータ制御部7がCRモータ35を制御する際の速度フィードバック演算に用いる速度制御ゲインなど、モータ制御部7にて用いられる各種パラメータを設定するための制御部パラメータ設定レジスタ54などにより構成されている。なお、この目標速度Vtは、減速開始位置において減速制御が開始されるときの減速指令(減速指令の初期値)であるため、本発明の初期減速指令に相当するものでもある。 Among these, the register group 5 starts the start setting register 50 for starting the CR motor 35, the target stop position setting register 51 for setting the target stop position where the carriage 31 should be stopped, and the deceleration of the carriage 31. The deceleration start position setting register 52 for setting the deceleration start position (same as the recording end position; corresponding to the position to be driven at the deceleration control start timing of the present invention), the target speed V t that the carriage 31 should target (image) The target speed setting register 53 for setting the constant speed driving speed during recording), the speed control gain used for speed feedback calculation when the motor control section 7 controls the CR motor 35, etc. It is configured by a control unit parameter setting register 54 for setting various parameters to be used. Incidentally, the target speed V t is because it is the deceleration instruction when the deceleration control is started at the deceleration start position (the initial value of the deceleration command) may be those corresponding to the initial deceleration command of the present invention.
また、キャリッジ測位部6は、リニアエンコーダ39からのエンコーダ信号ENC1,ENC2に基づいてエンコーダ信号ENC1の各周期の開始/終了を表すエッジ検出信号(ここではENC2がハイレベルの時におけるENC1のエッジ)及びCRモータ35の回転方向(エッジ検出信号がENC1の立ち下がりエッジであれば順方向、立ち上がりエッジであれば逆方向)を検出するエッジ検出部60、エッジ検出部60が検出したCRモータ35の回転方向(つまりキャリッジ31の移動方向)に応じてエッジ検出信号をカウントアップ(順方向のとき)またはカウントダウン(逆方向のとき)することによりキャリッジ31がホームポジションから何番目のスリットに位置しているのかを検出する位置カウンタ61、エッジ検出部60からのエッジ検出信号の発生間隔をクロック信号によりカウントする周期カウンタ63、タイミングスリット38のスリット間の距離(1/150inch)とエンコーダ信号ENC1の前周期で周期カウンタ63がカウントした値の保持値Cn-1 とから特定される時間tn-1 (=Cn-1 ×クロック周期)とに基づいてキャリッジ31の移動速度を算出する速度変換部64、位置カウンタ61によるカウント値が目標停止位置設定レジスタ51にセットされている目標停止位置以上となった際に停止割込信号をCPU30へ出力する割込処理部65などにより構成されている。 The carriage positioning unit 6 also detects an edge detection signal indicating the start / end of each cycle of the encoder signal ENC1 based on the encoder signals ENC1 and ENC2 from the linear encoder 39 (here, the edge of ENC1 when ENC2 is at a high level). And an edge detection unit 60 that detects the rotation direction of the CR motor 35 (forward direction if the edge detection signal is the falling edge of ENC1, and reverse direction if the edge detection signal is the rising edge), and the CR motor 35 detected by the edge detection unit 60. By counting up (in the forward direction) or counting down (in the reverse direction) the edge detection signal in accordance with the rotation direction (that is, the movement direction of the carriage 31), the carriage 31 is positioned at which slit from the home position. Position counter 61 for detecting whether or not, edge detection unit 6 Counter 63 that counts the generation interval of the edge detection signal from the clock signal, the distance (1/150 inch) between the slits of the timing slit 38, and the holding value Cn of the value counted by the period counter 63 in the previous period of the encoder signal ENC1 -1 and the time tn-1 (= Cn-1 × clock cycle) specified by the speed conversion unit 64 that calculates the moving speed of the carriage 31, and the count value by the position counter 61 is the target stop position setting register 51. And an interrupt processing unit 65 that outputs a stop interrupt signal to the CPU 30 when the target stop position is set to or higher.
また、モータ制御部7は、図5に示すように、目標速度設定レジスタ53に設定された目標速度Vt又は減速指令生成部10にて生成された減速指令r(td)の何れか一方を選択し、速度指令として速度フィードバック制御部75へ入力する速度指令選択部71と、この速度指令選択部71から入力された速度指令(目標速度Vt又は減速指令r(td)のいずれか)と速度変換部64により計算されたキャリッジ31の移動速度とを一致させるべく速度フィードバック制御(例えばPID制御)を行って操作量uを生成する速度フィードバック制御部75などを備えている。 Further, the motor control unit 7, as shown in FIG. 5, one of the target speed set in the target speed setting register 53 V t or generated by deceleration command generator 10 a deceleration command r (td) selected, a speed command selection section 71 to be input to the speed feedback control section 75 as a speed command, a velocity command input from the speed command selection section 71 (either the target velocity V t or deceleration command r (td)) A speed feedback control unit 75 that generates a manipulated variable u by performing speed feedback control (for example, PID control) to match the moving speed of the carriage 31 calculated by the speed conversion unit 64 is provided.
このモータ制御部7において、速度指令選択部71は、目標速度設定レジスタ53に設定された目標速度Vt又は減速指令生成部10にて生成された減速指令r(td)とをスイッチ73により切り替え可能に構成されている。このスイッチ73は、位置カウンタ61のカウント値から定められるキャリッジ31の現在位置Xnが、減速開始位置設定レジスタ52に設定された減速開始位置より小さくなっているとき、つまりキャリッジ31が減速開始位置に到達するまでの間は、目標速度Vt側へ切り替えた状態とし、キャリッジ31の現在位置Xnが、減速開始位置設定レジスタ52に設定された減速開始位置以上となっているとき、つまりキャリッジ31が減速開始位置に到達した以後は、減速指令r(td)側へ切り替えた状態とするように構成されている。 In the motor control unit 7, the speed command selection unit 71 switches the target speed V t set in the target speed setting register 53 or the deceleration command r (td) generated by the deceleration command generation unit 10 with the switch 73. It is configured to be possible. This switch 73 is used when the current position Xn of the carriage 31 determined from the count value of the position counter 61 is smaller than the deceleration start position set in the deceleration start position setting register 52, that is, the carriage 31 is set to the deceleration start position. until the reach to a state of switching to the target speed V t side, the current position Xn of the carriage 31, when in a set deceleration start position than the deceleration start position setting register 52, i.e. the carriage 31 After reaching the deceleration start position, it is configured to switch to the deceleration command r (td) side.
そして、速度フィードバック制御部75では、速度指令選択部71からの速度指令と速度変換部64からのキャリッジ31の移動速度Vnとの差が加算器77によって演算され、その演算結果に基づいて、速度制御器78によるPID制御が行われて操作量uが演算される。つまり、キャリッジ31が減速開始位置に到達するまでは目標速度Vtに基づく速度フィードバック制御が行われ、キャリッジ31が減速開始位置に到達した以後は、減速指令r(td)に基づく速度フィードバック制御が行われるのである。 In the speed feedback control unit 75, the difference between the speed command from the speed command selection unit 71 and the moving speed Vn of the carriage 31 from the speed conversion unit 64 is calculated by the adder 77, and the speed is calculated based on the calculation result. PID control is performed by the controller 78 to calculate the operation amount u. That is, speed feedback control based on the target speed V t is performed until the carriage 31 reaches the deceleration start position, and after the carriage 31 reaches the deceleration start position, speed feedback control based on the deceleration command r (td) is performed. It is done.
また、ASIC3において減速指令r(td)を生成する減速指令生成部10は、図4に示すように、減速指令を生成するための元になる減速関数r(t)を導出する減速関数導出部11と、キャリッジ31が減速開始位置に到達してからの経過時間tdを計時する計時部13と、減速関数r(t)を用いて経過時間tdにおける減速指令r(td)を演算する減速指令演算部15とを備えている。 Further, the deceleration command generation unit 10 that generates the deceleration command r (td) in the ASIC 3, as shown in FIG. 4, derives a deceleration function r (t) that is a source for generating the deceleration command. 11, a time measuring unit 13 that measures an elapsed time td after the carriage 31 reaches the deceleration start position, and a deceleration command that calculates a deceleration command r (td) at the elapsed time td using the deceleration function r (t). And an arithmetic unit 15.
本実施形態の減速関数導出部11は、減速関数r(t)として図6に示すような下に凸の二次関数を導出するよう、予め設定されている。減速関数r(t)の導出は、後述するようにキャリッジ31の1回の駆動毎、即ち主走査方向の往復駆動を片方ずつ繰り返す毎に逐一行われる。そして、その導出は、レジスタ群5に設定されている目標停止位置、減速開始位置、及び目標速度Vtに基づいて行われる。 The deceleration function deriving unit 11 of the present embodiment is preset to derive a downward convex quadratic function as shown in FIG. 6 as the deceleration function r (t). As will be described later, the deceleration function r (t) is derived every time the carriage 31 is driven once, that is, every time the reciprocating drive in the main scanning direction is repeated one by one. Then, the derivation is the target stop position set in the register group 5, the deceleration start position, and is performed on the basis of the target speed V t.
(3)減速関数r(t)の導出方法
この減速関数導出部11にて行われる減速関数r(t)の導出方法について、図6を用いて概略説明する。図6のグラフは、横軸が減速開始位置に到達してからの経過時間、縦軸が減速指令r(td)である。ここで、導出すべき減速関数r(t)(本例では二次関数)として、減速開始時(t=0)からある時間τが経過したときに減速指令がゼロとなるような波形を設定する。なお、t=τでこの二次関数が極小値をとる。
(3) Derivation method of deceleration function r (t) A method of deriving the deceleration function r (t) performed by the deceleration function deriving unit 11 will be schematically described with reference to FIG. In the graph of FIG. 6, the horizontal axis represents the elapsed time after reaching the deceleration start position, and the vertical axis represents the deceleration command r (td). Here, as a deceleration function r (t) to be derived (secondary function in this example), a waveform is set so that the deceleration command becomes zero when a certain time τ has elapsed from the start of deceleration (t = 0). To do. Note that this quadratic function takes a minimum value at t = τ.
従って、この関数r(t)は、次式(1)のように表現できる。Aは比例定数である。 Therefore, this function r (t) can be expressed as the following equation (1). A is a proportionality constant.
そして、この減速関数は点(0,Vt)を通ることから、式(1)は次式(2)のように表せる。 Since this deceleration function passes through the point (0, V t ), the equation (1) can be expressed as the following equation (2).
一方、減速開始位置と目標停止位置はわかっているため、これら両者の差によって、減速開始から停止までの移動距離である減速距離xは予めわかる。そして、この減速距離xが、減速関数r(t)をt=0〜τまでの時間で積分した値に一致することから、次式(3)が得られる。 On the other hand, since the deceleration start position and the target stop position are known, the deceleration distance x, which is the movement distance from the deceleration start to the stop, is known in advance by the difference between the two. Since this deceleration distance x coincides with the value obtained by integrating the deceleration function r (t) over the time from t = 0 to τ, the following expression (3) is obtained.
そして、上記2つの式(2),(3)から、τ及びAが次式(4)のように求まる。 Then, from the above two formulas (2) and (3), τ and A are obtained as the following formula (4).
従って、減速関数r(t)は、次式(5)のように得られる。 Accordingly, the deceleration function r (t) is obtained as in the following equation (5).
減速関数導出部11にて上記式(5)の減速関数r(t)が導出されれば、後は、減速指令演算部15にて、この減速関数r(t)を用いた、経過時間tdにおける減速指令r(td)が演算されるのである。そのため、減速開始位置に到達後、キャリッジ31の減速が開始されると、図6に示した減速関数r(t)の波形に沿って減速指令r(td)も減少していき、やがてゼロになる。 If the deceleration function r (t) of the above formula (5) is derived by the deceleration function deriving unit 11, the elapsed time td using the deceleration function r (t) is subsequently used by the deceleration command calculating unit 15. The deceleration command r (td) at is calculated. Therefore, when the carriage 31 starts decelerating after reaching the deceleration start position, the deceleration command r (td) also decreases along the waveform of the deceleration function r (t) shown in FIG. Become.
このようにして減速指令生成部10にて生成された減速指令に基づいてキャリッジ31の減速制御(速度フィードバック制御)が行われたときの、減速指令rとキャリッジ31の実際の移動速度Vnの軌跡を、図7に示す。 The locus of the deceleration command r and the actual moving speed Vn of the carriage 31 when the deceleration control (speed feedback control) of the carriage 31 is performed based on the deceleration command generated by the deceleration command generation unit 10 in this way. Is shown in FIG.
図7と従来の図13とを比較して明らかなように、本実施形態では、キャリッジ31の移動速度Vnは再加速することなく減速している。このような結果が得られたのは、本実施形態では位置フィードバック制御を用いず、単に下に凸の二次関数で表される減速関数r(t)に従った減速指令を速度フィードバック制御部75に与えているからである。 As is clear from comparison between FIG. 7 and the conventional FIG. 13, in this embodiment, the moving speed Vn of the carriage 31 is decelerated without reacceleration. This result is obtained because the position feedback control is not used in the present embodiment, and a speed reduction control command according to a speed reduction function r (t) represented by a downward convex quadratic function is simply sent to the speed feedback control unit. This is because it is given to 75.
この減速関数r(t)は、それ自体が単調減少する関数であるのはもちろん、その導関数であるdr(t)/dtも単調関数(単調増加関数)である。このような減速関数r(t)を用いて経過時間に応じた減速指令を与えることで、実際の移動速度Vnが再加速するのが防止されるのである。そして、再加速が防止されることで、キャリッジ31は安定して停止することができ、キャリッジ31のガタ(遊び)による騒音の発生も防止される。 The deceleration function r (t) is not only a monotonically decreasing function itself, but also the derivative dr (t) / dt is a monotone function (monotonically increasing function). By giving a deceleration command corresponding to the elapsed time using such a deceleration function r (t), the actual moving speed Vn is prevented from being accelerated again. Since the re-acceleration is prevented, the carriage 31 can be stably stopped, and the generation of noise due to the play (play) of the carriage 31 is also prevented.
なお、時間t=0.2[sec]を過ぎた辺りで、キャリッジの移動速度Vnは急激にゼロに低下している。これは、このタイミングで目標停止位置に達し、後述する制動制御がなされたこと、及び、その制動制御にて完全に停止するまでの間の移動量が、リニアエンコーダ39では検出できない程の僅かな量であったことによる。 Note that the carriage moving speed Vn suddenly drops to zero around the time t = 0.2 [sec]. This is because the linear encoder 39 cannot detect the amount of movement until the target stop position is reached at this timing and the braking control described later has been performed and until the brake stops completely. Due to the amount.
(4)CPU及びASICにて実行される処理
以下に、CPU2が実行するCR走査処理の内容を、図8に基づいて説明する。
本処理が開始されると、まず、ASIC3に対する初期処理が実行される(S110)。この初期処理では、レジスタ群5を構成する各レジスタの設定等がなされる。この処理が終了すると、CPU2の動作により、CPU2からASIC3に対して停止割込み許可が発行される(S120)。これにより、ASIC3は、停止割り込み信号を出力可能な状態になる。
(4) Processing executed by CPU and ASIC The contents of the CR scanning processing executed by the CPU 2 will be described below with reference to FIG.
When this process is started, first, an initial process for the ASIC 3 is executed (S110). In this initial processing, setting of each register constituting the register group 5 is performed. When this process ends, the CPU 2 issues a stop interrupt permission from the CPU 2 to the ASIC 3 (S120). As a result, the ASIC 3 can output a stop interrupt signal.
尚、停止割込み許可を受けたASIC3は、目標停止位置設定レジスタ51に設定された目標停止位置にキャリッジ31が停止する毎に、その状態を割込処理部65で検知して、停止割り込み信号をCPU2に入力する。 The ASIC 3 that has received the stop interrupt permission detects the state by the interrupt processing unit 65 every time the carriage 31 stops at the target stop position set in the target stop position setting register 51, and outputs a stop interrupt signal. Input to CPU2.
S120での処理が終了すると、CPU2によりASIC3に対して起動設定がなされる(S130)。即ち、S130では、CPU2による起動設定レジスタ50の設定を契機として、ASIC3側で操作量uの演算等が開始され、CRモータ35の駆動、延いてはキャリッジ31の駆動が開始される。尚、起動設定後に開始されるCRモータ35の制御は、基本的にASIC3により行われ、CPU2は、S140にて停止割込み信号の待機を行う。 When the process in S120 is completed, the CPU 2 performs activation setting for the ASIC 3 (S130). That is, in S130, triggered by the setting of the activation setting register 50 by the CPU 2, the calculation of the operation amount u is started on the ASIC 3 side, and the driving of the CR motor 35 and the driving of the carriage 31 are started. The control of the CR motor 35 that is started after the start setting is basically performed by the ASIC 3, and the CPU 2 waits for a stop interrupt signal in S140.
そして、ASIC3から停止割込み信号が出力されると、CPU2により停止割込みフラグがクリアされて、以後停止割込み信号が入ってこないよう、停止割込みについての割込みマスク処理が実行される(S150)。 When a stop interrupt signal is output from the ASIC 3, the stop interrupt flag is cleared by the CPU 2, and an interrupt mask process for the stop interrupt is executed so that the stop interrupt signal will not be input thereafter (S150).
ここで、図8のCR走査処理によってCPU2によりASIC3が起動された以降、ASIC3のモータ制御部7が操作量uを生成する手順を図9に基づいて説明する。なお、モータ制御部7は、いわゆるハードウェア回路として以下の制御動作を実行するように構成されたものであるが、ここでは理解を容易にするために、ハードウェア回路としての制御動作をフローチャートに置き換えて説明する。 Here, a procedure in which the motor control unit 7 of the ASIC 3 generates the operation amount u after the ASIC 3 is activated by the CPU 2 by the CR scanning process of FIG. 8 will be described based on FIG. The motor control unit 7 is configured to execute the following control operation as a so-called hardware circuit. Here, for easy understanding, the control operation as the hardware circuit is shown in a flowchart. It replaces and explains.
まず、レジスタ群5に設定されている目標停止位置と減速開始位置との差を演算することにより、減速開始位置から目標停止位置までの減速距離xが算出される(S210)。そして、算出した減速距離xと、レジスタ群5に設定されている目標速度Vtを用いて、減速関数r(t)が導出される(S220)。これらS210,S220の処理は減速関数導出部11にて行われるものであり、減速関数r(t)の具体的導出方法は既に述べた通りである。 First, the deceleration distance x from the deceleration start position to the target stop position is calculated by calculating the difference between the target stop position and the deceleration start position set in the register group 5 (S210). Then, the deceleration function r (t) is derived using the calculated deceleration distance x and the target speed V t set in the register group 5 (S220). The processes of S210 and S220 are performed by the deceleration function deriving unit 11, and the specific method for deriving the deceleration function r (t) is as described above.
減速関数r(t)の導出後は、速度指令選択部71のスイッチ73により、目標速度設定レジスタ53に設定された目標速度Vtが選択される(S230)。その後、速度フィードバック制御部75による速度フィードバック制御が開始される(S240)。 After deriving the deceleration function r (t), the target speed V t set in the target speed setting register 53 is selected by the switch 73 of the speed command selection unit 71 (S230). Thereafter, the speed feedback control by the speed feedback control unit 75 is started (S240).
そして、減速開始位置に到達するまで待機し(S250)、減速開始位置に到達したら(S250:YES)、計時部13による経過時間tdの計時が開始され(S260)、速度指令選択部71のスイッチ73により、減速指令生成部10からの減速指令r(td)が選択される(S270)。その後、減速指令演算部15による減速指令r(td)の演算が開始され(S280)、予め設定した間隔毎にその時々の経過時間tdに応じた減速指令r(td)がモータ制御部7へ入力される。 Then, it waits until it reaches the deceleration start position (S250), and when it reaches the deceleration start position (S250: YES), it starts counting the elapsed time td by the timing unit 13 (S260), and the switch of the speed command selection unit 71 73, the deceleration command r (td) from the deceleration command generator 10 is selected (S270). Thereafter, the calculation of the deceleration command r (td) by the deceleration command calculation unit 15 is started (S280), and the deceleration command r (td) corresponding to the elapsed time td at every predetermined interval is sent to the motor control unit 7. Entered.
そして、キャリッジ31が目標停止位置に到達すると(S290:YES)、たとえ減速指令r(td)がまだ有限値であっても、減速指令生成部10の動作を停止させると共に、速度フィードバック制御部75からキャリッジ31を停止させるための操作量(制動指令)が出力される(S300)。つまり、キャリッジ31をすぐに停止させるための制動制御がなされるのである。そして、キャリッジ31が完全に停止した時点で(S310:YES)、一旦このキャリッジ駆動シーケンスが終了する。 When the carriage 31 reaches the target stop position (S290: YES), even if the deceleration command r (td) is still a finite value, the operation of the deceleration command generation unit 10 is stopped and the speed feedback control unit 75 is stopped. Is output an operation amount (braking command) for stopping the carriage 31 (S300). That is, the braking control for immediately stopping the carriage 31 is performed. Then, when the carriage 31 is completely stopped (S310: YES), this carriage driving sequence is once ended.
(5)実施形態の効果等
以上説明したように、本実施形態のキャリッジ制御装置1では、減速開始位置に到達した以降の減速期間の制御方法として、位置フィードバック制御は用いず、単に減速関数r(t)に従って、減速期間の開始時点からの経過時間tdに応じた減速指令r(td)を算出し、その減速指令r(td)に基づく速度フィードバック制御を行うという方法を採用している。
(5) Effects of Embodiments As described above, in the carriage control device 1 of the present embodiment, the position feedback control is not used as a control method for the deceleration period after reaching the deceleration start position, and the deceleration function r is simply used. According to (t), a method is employed in which a deceleration command r (td) corresponding to the elapsed time td from the start time of the deceleration period is calculated, and speed feedback control based on the deceleration command r (td) is performed.
そのため、減速期間中において減速中のキャリッジ31の速度が途中で再加速するのを防ぐことができる。そして、その再加速(即ち減速・加速・減速といった不安定な速度変化)が起因となって生じる騒音の発生を防止することが可能となる。 Therefore, it is possible to prevent the speed of the carriage 31 being decelerated from being accelerated again during the deceleration period. Then, it is possible to prevent the generation of noise caused by the re-acceleration (that is, unstable speed change such as deceleration, acceleration, and deceleration).
また、減速関数r(t)を、下に凸の二次関数として導出している。そのため、減速開始位置到達後、減速指令は急激に(急勾配で)低下していき、徐々に勾配が緩やかになっていって、最後に停止するときが最も勾配が緩い(ほとんど勾配がない)状態となる。そのため、キャリッジ31を安定した状態・速度で停止させることができる。 The deceleration function r (t) is derived as a downward convex quadratic function. Therefore, after reaching the deceleration start position, the deceleration command decreases rapidly (with a steep slope), the slope gradually becomes gentle, and the slope is the slowest when it stops at the end (almost no slope). It becomes a state. Therefore, the carriage 31 can be stopped at a stable state / speed.
更に、減速関数r(t)を導出するにあたり、減速開始時から停止時までの積分値が減速距離xと一致するような減速関数r(t)を導出している。これにより、減速指令がゼロになったときにキャリッジ31も目標停止位置又はその近傍にて停止するため、停止位置精度の高いキャリッジ制御装置1の提供が可能となる。 Furthermore, in deriving the deceleration function r (t), the deceleration function r (t) is derived so that the integrated value from the deceleration start time to the stop time coincides with the deceleration distance x. Accordingly, since the carriage 31 also stops at or near the target stop position when the deceleration command becomes zero, it is possible to provide the carriage control device 1 with high stop position accuracy.
更にまた、減速制御中、キャリッジ31が目標停止位置に到達したときは、減速指令生成部10の動作を停止させると共に、制動制御を行って、キャリッジ31を迅速に停止させるようにしている。そのため、キャリッジ31の停止位置精度がより高まる。 Furthermore, during the deceleration control, when the carriage 31 reaches the target stop position, the operation of the deceleration command generation unit 10 is stopped and the braking control is performed to stop the carriage 31 quickly. Therefore, the stop position accuracy of the carriage 31 is further increased.
そして、本実施形態では、インクジェットプリンタのキャリッジ駆動に対して本発明を適用し、キャリッジ31の減速開始から停止までの減速期間においてキャリッジ31が再加速するのを防いでいる。そのため、キャリッジ31の往復移動時におけるメカのガタに起因した騒音も防止され、動作音の静かなプリンタが実現される。 In this embodiment, the present invention is applied to the carriage drive of the ink jet printer, and the carriage 31 is prevented from being reaccelerated during the deceleration period from the start of deceleration to the stop of the carriage 31. Therefore, noise caused by mechanical backlash when the carriage 31 is reciprocated is prevented, and a printer with quiet operation sound is realized.
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素の対応関係を明らかにする。本実施形態において、速度フィードバック制御部75は本発明の速度フィードバック制御手段に相当し、減速指令生成部10は本発明の減速指令生成手段に相当し、減速関数導出部11は本発明の減速関数導出手段に相当し、計時部13は本発明の計時手段に相当し、減速指令演算部15は本発明の減速指令演算手段に相当し、記録ヘッド30は本発明の記録手段に相当し、レジスタ群5に目標速度Vtを設定するCPU2は本発明の目標速度設定手段および初期減速指令設定手段に相当する。 Here, the correspondence between the components of the present embodiment and the components of the present invention will be clarified. In this embodiment, the speed feedback control unit 75 corresponds to the speed feedback control unit of the present invention, the deceleration command generation unit 10 corresponds to the deceleration command generation unit of the present invention, and the deceleration function derivation unit 11 corresponds to the deceleration function of the present invention. The timing unit 13 corresponds to the timing unit of the present invention, the deceleration command calculation unit 15 corresponds to the deceleration command calculation unit of the present invention, the recording head 30 corresponds to the recording unit of the present invention, and the register. It sets the target speed V t to the group 5 CPU 2 corresponds to the target speed setting means and the initial deceleration command setting means of the present invention.
また、図9のキャリッジ駆動シーケンスにおいて、S210の処理は本発明の減速距離設定手段が実行する処理に相当し、S290の処理は本発明の到達検出手段が実行する処理に相当し、S300の処理は本発明の制動制御手段が実行する処理に相当する。 In the carriage drive sequence of FIG. 9, the process of S210 corresponds to the process executed by the deceleration distance setting means of the present invention, the process of S290 corresponds to the process executed by the arrival detection means of the present invention, and the process of S300 Corresponds to the processing executed by the braking control means of the present invention.
(6)変形例
尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
(6) Modifications It should be noted that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various forms can be adopted as long as it belongs to the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、減速関数r(t)として、下に凸の二次関数としていたが、これはあくまでも一例であって、例えば、上に凸の二次関数となるような減速関数を導出してもよい。この場合の具体的な導出方法を、図10に基づいて説明する。図10のように上に凸の二次関数で減速関数r(t)を表す場合は、t=0でこの二次関数が極大値Vtをとる。 For example, in the above embodiment, the deceleration function r (t) is a downward convex quadratic function. However, this is merely an example. For example, a deceleration function that becomes an upward convex quadratic function is used. It may be derived. A specific derivation method in this case will be described with reference to FIG. When the deceleration function r (t) is expressed by a quadratic function convex upward as shown in FIG. 10, the quadratic function takes a maximum value V t at t = 0.
従って、この関数r(t)は、次式(6)のように表現できる。Aは比例定数である。 Therefore, this function r (t) can be expressed as the following equation (6). A is a proportionality constant.
そして、この減速関数は点(τ,0)を通ることから、式(6)は次式(7)のように表せる。 Since this deceleration function passes through the point (τ, 0), the equation (6) can be expressed as the following equation (7).
一方、減速距離xは予めわかっており、この減速距離xが、減速関数r(t)をt=0〜τまでの時間で積分した値に一致することから、次式(8)が得られる。 On the other hand, the deceleration distance x is known in advance, and this deceleration distance x coincides with the value obtained by integrating the deceleration function r (t) with the time from t = 0 to τ, so that the following equation (8) is obtained. .
そして、上記2つの式(7),(8)から、τ及びAが得られ、結果として減速関数r(t)は次式(9)のように得られる。 Then, τ and A are obtained from the above two equations (7) and (8). As a result, the deceleration function r (t) is obtained as in the following equation (9).
このようにして得られた式(9)の減速関数r(t)を用いても、減速期間中の再加速の発生が防止され、キャリッジ31の騒音発生が防止される。
ここまでは、減速関数r(t)を二次関数で表した場合について説明したが、もちろん、二次関数に限定されるものではないのはいうまでもない。一次関数であってもいいし、三次以上の関数であってもよい。或いは、余弦関数をもちいてもよい。
Even using the deceleration function r (t) of the equation (9) obtained in this way, the occurrence of re-acceleration during the deceleration period is prevented, and the generation of noise in the carriage 31 is prevented.
Up to this point, the case where the deceleration function r (t) is expressed by a quadratic function has been described, but it is needless to say that the function is not limited to a quadratic function. It may be a linear function or a function of cubic or higher. Alternatively, a cosine function may be used.
即ち、減速期間中のキャリッジ31の再加速が起こらないような関数であればよく、具体的には、減速開始位置から減速指令がゼロになるまでの間、単調減少するものであり、且つ、その導関数が単調減少、単調増加、若しくは定数となるような関数であればよい。 That is, the function may be any function that does not cause the carriage 31 to re-accelerate during the deceleration period. Specifically, the function decreases monotonically from the deceleration start position until the deceleration command becomes zero, and Any function whose derivative is monotonically decreasing, monotonically increasing, or constant may be used.
ここでいう単調減少・単調増加は、広義の意味である。
従って、例えば、上述した下に凸の二次関数を含む、下に凸のn次の関数(但しnは偶数)で減速関数r(t)を導出する場合は、まず減速関数r(t)を次式(10)のようにおけばよい。
The monotonic decrease / monotonic increase here has a broad meaning.
Therefore, for example, when deriving the deceleration function r (t) using the downward convex n-order function (where n is an even number) including the downward convex quadratic function, first, the deceleration function r (t) Is given by the following equation (10).
そして、上記と同様の要領で演算を行うことで、減速関数r(t)は次式(11)で表すことができる。 Then, by performing the calculation in the same manner as described above, the deceleration function r (t) can be expressed by the following equation (11).
つまり、下に凸の偶数次数の関数で減速関数r(t)を表す場合は、上記式(11)を用いればよいわけである。
また例えば、上述した上に凸の二次関数を含む、上に凸の偶数次数の関数および奇数次数の関数で減速関数r(t)を導出する場合は、まず減速関数r(t)を次式(12)のようにおけばよい。
In other words, when the deceleration function r (t) is expressed by a function having an even degree convex downward, the above equation (11) may be used.
Further, for example, when the deceleration function r (t) is derived using the upward convex even function and the odd order function including the upward convex quadratic function, the deceleration function r (t) is first expressed as follows. What is necessary is just like Formula (12).
そして、上記と同様の要領で演算を行うことで、減速関数r(t)は次式(13)で表すことができる。 The deceleration function r (t) can be expressed by the following equation (13) by performing the calculation in the same manner as described above.
つまり、上に凸の偶数次数の関数および奇数次数の関数で減速関数r(t)を表す場合は、上記式(13)を用いればよいわけである。
そして、上記実施形態では、減速関数r(t)として二次関数を用いることが予め決められていたが、減速関数導出部11にてどのような種類の関数を導出するかを、外部から選択できるように構成してもよい。例えば、関数種類を設定するレジスタをレジスタ群5内に設け、そのレジスタの値に応じた種類の関数を減速関数導出部11にて導出できるようにしてもよい。
That is, when the deceleration function r (t) is expressed by an even-order function and an odd-order function that are convex upward, the above equation (13) may be used.
In the above embodiment, the quadratic function is used in advance as the deceleration function r (t). However, the type of function to be derived by the deceleration function deriving unit 11 is selected from the outside. You may comprise so that it can do. For example, a register for setting the function type may be provided in the register group 5 so that the function corresponding to the value of the register can be derived by the deceleration function deriving unit 11.
1…キャリッジ制御装置、5…レジスタ群、6…キャリッジ測位部、7…モータ制御部、8…PWM生成部、9…クロック生成部、10…減速指令生成部、11…減速関数導出部、13…計時部、15…減速指令演算部、30…記録ヘッド、31…キャリッジ、33…印刷用紙、35…CRモータ、39…リニアエンコーダ、50…起動設定レジスタ、51…目標停止位置設定レジスタ、52…減速開始位置設定レジスタ、53…目標速度設定レジスタ、54…制御部パラメータ設定レジスタ、60…エッジ検出部、61…位置カウンタ、63…周期カウンタ、64…速度変換部、65…割込処理部、71…速度指令選択部、73…スイッチ、75…速度フィードバック制御部、77…加算器、78…速度制御器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Carriage control apparatus, 5 ... Register group, 6 ... Carriage positioning part, 7 ... Motor control part, 8 ... PWM generation part, 9 ... Clock generation part, 10 ... Deceleration command generation part, 11 ... Deceleration function deriving part, 13 DESCRIPTION OF SYMBOLS: Time measuring part, 15 ... Deceleration command calculating part, 30 ... Recording head, 31 ... Carriage, 33 ... Printing paper, 35 ... CR motor, 39 ... Linear encoder, 50 ... Start setting register, 51 ... Target stop position setting register, 52 ... deceleration start position setting register, 53 ... target speed setting register, 54 ... control unit parameter setting register, 60 ... edge detection unit, 61 ... position counter, 63 ... period counter, 64 ... speed conversion unit, 65 ... interrupt processing unit , 71 ... Speed command selection unit, 73 ... Switch, 75 ... Speed feedback control unit, 77 ... Adder, 78 ... Speed controller
Claims (7)
前記駆動対象の駆動開始から停止までの駆動期間のうち予め設定した減速制御開始タイミングから停止するまでの減速制御期間では、前記目標速度として、前記減速制御開始タイミングからの経過時間の関数である減速関数を用いてその経過時間に応じた減速指令を生成して、その生成した減速指令に基づいて前記速度フィードバック制御を行い、
前記減速関数として、前記減速制御開始タイミングから前記減速指令がゼロになるまで単調減少し、且つ、その導関数が単調減少、単調増加、若しくは定数となるような関数を用いる
ことを特徴とするモータ制御方法。 A motor control method for performing speed feedback control of the motor so that a speed of a drive target driven by the motor matches a preset target speed,
In the deceleration control period from the preset deceleration control start timing to the stop of the drive period from the start of driving to the stop of the drive target, deceleration that is a function of the elapsed time from the deceleration control start timing is used as the target speed. Generate a deceleration command according to the elapsed time using a function, perform the speed feedback control based on the generated deceleration command,
A motor that uses a function that monotonously decreases from the deceleration control start timing until the deceleration command becomes zero and whose derivative is monotonously decreased, monotonically increased, or constant as the deceleration function. Control method.
前記駆動対象の目標速度を設定する目標速度設定手段と、
前記目標速度設定手段により設定された目標速度と前記速度検出手段により検出された速度とを比較し、両者を一致させるべく前記モータの速度フィードバック制御を行う速度フィードバック制御手段と、
前記駆動対象の駆動開始から停止までの駆動期間のうち予め設定した減速制御開始タイミングから停止するまでの減速制御期間における、前記駆動対象の目標速度である減速指令を生成する減速指令生成手段と
を備え、
前記速度フィードバック制御手段は、前記減速制御期間では前記減速指令生成手段により生成された前記減速指令に基づいて前記速度フィードバック制御を行い、
前記減速指令生成手段は、前記減速制御開始タイミングからの経過時間の関数である減速関数を用いて、前記経過時間に応じた前記減速指令を生成し、
前記減速関数は、前記減速制御開始タイミングから前記減速指令がゼロになるまで単調減少し、且つ、その導関数が単調減少、単調増加、若しくは定数となるような関数である
ことを特徴とするモータ制御装置。 Speed detecting means for detecting the speed of the driven object driven by the motor;
Target speed setting means for setting the target speed of the drive target;
A speed feedback control means for comparing the target speed set by the target speed setting means with the speed detected by the speed detection means and performing speed feedback control of the motor so as to match the two;
Deceleration command generating means for generating a deceleration command that is a target speed of the drive target in a deceleration control period from a preset deceleration control start timing to a stop of a drive period from the start to stop of the drive target; Prepared,
The speed feedback control means performs the speed feedback control based on the deceleration command generated by the deceleration command generation means in the deceleration control period,
The deceleration command generation means generates the deceleration command according to the elapsed time using a deceleration function that is a function of the elapsed time from the deceleration control start timing,
The motor is characterized in that the deceleration function is a function that monotonously decreases from the deceleration control start timing until the deceleration command becomes zero, and the derivative thereof monotonously decreases, monotonically increases, or becomes a constant. Control device.
前記減速関数は下に凸となる関数である、ことを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 2,
The motor control device according to claim 1, wherein the deceleration function is a downward convex function.
前記減速制御開始タイミングから予め設定された目標停止位置までの距離である減速距離を設定する減速距離設定手段を備え、
前記減速関数は、当該減速関数を前記減速制御開始タイミングから前記減速指令がゼロになる時間まで積分したときの積分値が前記減速距離に一致するような関数である
ことを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 2 or 3,
A deceleration distance setting means for setting a deceleration distance that is a distance from the deceleration control start timing to a preset target stop position;
The motor control device, wherein the deceleration function is a function such that an integrated value when the deceleration function is integrated from the deceleration control start timing to a time when the deceleration command becomes zero coincides with the deceleration distance. .
前記駆動対象が前記目標停止位置に到達したか否かを検出する到達検出手段と、
前記駆動対象が停止するように前記モータの制動制御を行う制動制御手段と
を備え、
前記到達検出手段により前記駆動対象が前記目標停止位置に到達したことが検出されたならば、前記速度フィードバック制御手段は前記減速指令に基づく前記速度フィードバック制御を停止し、前記制動制御手段が前記制動制御を実行する
ことを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 4,
Arrival detection means for detecting whether or not the drive target has reached the target stop position;
Braking control means for performing braking control of the motor so that the drive target stops,
If it is detected by the arrival detection means that the drive target has reached the target stop position, the speed feedback control means stops the speed feedback control based on the deceleration command, and the braking control means A motor control device that executes control.
前記減速制御開始タイミングでの前記減速指令である初期減速指令を設定する初期減速指令設定手段を備え、
前記減速指令生成手段は、
前記減速距離設定手段により設定された前記減速距離と前記初期減速指令設定手段により設定された前記初期減速指令に基づいて前記減速関数を導出する減速関数導出手段と、
前記経過時間を計時する計時手段と、
前記減速関数導出手段により導出された前記減速関数に従い、前記計時手段により計時された前記経過時間に対応した前記減速指令を演算する減速指令演算手段と
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 4 or 5,
An initial deceleration command setting means for setting an initial deceleration command which is the deceleration command at the deceleration control start timing;
The deceleration command generation means includes
Deceleration function deriving means for deriving the deceleration function based on the deceleration distance set by the deceleration distance setting means and the initial deceleration command set by the initial deceleration command setting means;
A time measuring means for measuring the elapsed time;
A motor control device, comprising: a deceleration command calculating unit that calculates the deceleration command corresponding to the elapsed time measured by the timing unit according to the deceleration function derived by the deceleration function deriving unit.
当該モータ制御装置は、記録媒体を搬送させつつその記録媒体上に画像を形成する機能を備えた画像形成装置に搭載され、
前記駆動対象は、前記記録媒体上に画像を形成するための記録手段を搭載して前記搬送方向と直交する主走査方向に往復移動するキャリッジである
ことを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 2,
The motor control device is mounted on an image forming apparatus having a function of forming an image on a recording medium while conveying the recording medium,
The motor control device according to claim 1, wherein the driving target is a carriage that mounts recording means for forming an image on the recording medium and reciprocates in a main scanning direction orthogonal to the transport direction.
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