JP2012235612A - Dc motor drive control device - Google Patents

Dc motor drive control device Download PDF

Info

Publication number
JP2012235612A
JP2012235612A JP2011102406A JP2011102406A JP2012235612A JP 2012235612 A JP2012235612 A JP 2012235612A JP 2011102406 A JP2011102406 A JP 2011102406A JP 2011102406 A JP2011102406 A JP 2011102406A JP 2012235612 A JP2012235612 A JP 2012235612A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drive
motor
value
drive voltage
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011102406A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5757150B2 (en
Inventor
Masuyoshi Ishimoto
潤喜 石本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2011102406A priority Critical patent/JP5757150B2/en
Publication of JP2012235612A publication Critical patent/JP2012235612A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5757150B2 publication Critical patent/JP5757150B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC motor drive control device which can appropriately determine whether abnormality exists, even when its drive characteristics have degraded because of ambient environment fluctuations or aging deterioration, etc.SOLUTION: In a DC motor drive control device of the present invention, an average value p/N of drive voltage at the time of normal drive obtained by the (n-1) time is used to determine whether or not a drive voltage control value p(n) is abnormal (step B9). When the relationship |p(n)|≤α|p/N| is not satisfied, a possibility that abnormality might have occurred is assumed, and lock counts kare integrated (step B11). When the relationship |p(n)|≤α|p/N| is satisfied, kis reset to 0, and a drive voltage integrated value pand normal drive counts N are updated (step B12). If the determination in step B9 is not satisfied Ktimes in succession, occurrence of abnormality is assumed, and a motor drive flag is turned off, whereby motor drive is terminated (steps B13 and B14).

Description

本発明は、直流(DC)モータの駆動を制御する直流モータ用駆動制御装置に関する。本発明は、例えば分光光度計などの各種分析装置に好適に用いることができる。   The present invention relates to a drive controller for a direct current motor that controls the drive of a direct current (DC) motor. The present invention can be suitably used for various analyzers such as a spectrophotometer.

分光光度計では、例えば波長走査を行うために回折格子を回動させる機構や、光路に挿入する試料セルを自動的に入れ替えたり試料交換を行ったりする機構などにおいて、様々な駆動機構が使用されている。これらの駆動機構は、直流モータやステッピングモータなどの駆動源と、ロータリエンコーダなどの角度計測手段、或いはフォトインタラプタやリミットスイッチなどの限界センサによる位置計測手段、などを備える。   In a spectrophotometer, various driving mechanisms are used, for example, a mechanism for rotating a diffraction grating to perform wavelength scanning, a mechanism for automatically replacing a sample cell inserted in an optical path, and a method for exchanging a sample. ing. These drive mechanisms include a drive source such as a direct current motor or a stepping motor, an angle measurement means such as a rotary encoder, or a position measurement means such as a photo interrupter or a limit sensor such as a limit switch.

直流モータでは、印加される駆動電圧とモータの無負荷回転数が比例するため、駆動電圧を調節して回転速度を制御できる。特許文献1には、クロマトグラフ分析装置等に使用されるオートサンプラにおいて、直流モータ及びパルスエンコーダを駆動機構として用いた例が記載されている。ここで、パルスエンコーダは直流モータの回転軸に取り付けられており、その出力は中央演算装置(CPU)に定期的にフィードバックされる。CPUは、パルスエンコーダからの出力に基づいて制御対象物(可動部)の移動速度及び絶対位置を算出し、それぞれが制御目標値となるように駆動電圧を制御する。
このような直流モータとパルスエンコーダを組み合わせた駆動機構は分光光度計で多く用いられており、例えば特許文献2の試料保持駆動部や拭き取り機構駆動部、特許文献3の拭き取り手段、押さえ手段などに使用される。
In a DC motor, since the applied drive voltage is proportional to the no-load rotational speed of the motor, the rotational speed can be controlled by adjusting the drive voltage. Patent Document 1 describes an example in which a direct current motor and a pulse encoder are used as a drive mechanism in an autosampler used in a chromatographic analyzer or the like. Here, the pulse encoder is attached to the rotating shaft of the DC motor, and its output is periodically fed back to the central processing unit (CPU). The CPU calculates the moving speed and the absolute position of the controlled object (movable part) based on the output from the pulse encoder, and controls the drive voltage so that each becomes the control target value.
Such a drive mechanism in which a DC motor and a pulse encoder are combined is often used in a spectrophotometer. For example, the sample holding drive unit and the wiping mechanism drive unit of Patent Document 2, the wiping unit and the pressing unit of Patent Document 3 are used. used.

特開平10-90279号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-90279 国際公開WO2008/044329号公報International Publication WO2008 / 044329 国際公開WO2007/113895号公報International Publication WO2007 / 113895 Publication

直流モータを駆動源としたフィードバック制御では、可動部の実測速度が目標速度を下回った場合、駆動電圧を大きくして実測速度を目標速度に追随させようとする。しかし、可動部が可動限界に達したり異物に接触したりすることによって実測速度が低下すると、目標速度に近づけようとして更に大きな駆動電圧を印加するように作用するため、このままでは駆動機構を含む装置の各部が損傷してしまうことがある。このような事態を防ぐために、フィードバック制御を行う際には何らかの異常判定を行う必要がある。   In feedback control using a DC motor as a drive source, when the actual speed of the movable part falls below the target speed, the drive voltage is increased to make the actual speed follow the target speed. However, if the measured speed decreases due to the movable part reaching the movable limit or coming into contact with a foreign object, it acts to apply a larger driving voltage in an attempt to approach the target speed. May be damaged. In order to prevent such a situation, it is necessary to make some abnormality determination when performing feedback control.

異常判定には、可動部の所定位置への(又は所定範囲の)移動時間が許容範囲内にあるか否かにより判定するタイムアウト方式の判定方法が用いられることがある。しかし、このタイムアウト方式の判定では、過去に異常が生じたことは検出できても、現時点で異常が生じていることを検出することはできない。そのため、駆動電圧が高くなる異常な状態が続いても動作を中断できず、駆動機構を含む装置各部の損傷を招いてしまう。
このようなタイムアウト方式の不具合を解決する方法として、制御部が定期的に取得又は算出する可動部の実測速度及び/又は直流モータに印加する駆動電圧(或いは駆動電流)が、一定回数連続して許容範囲外にある場合を異常と判定する方式が採用されていた。
For the abnormality determination, there may be used a time-out type determination method that determines whether the moving time of the movable part to a predetermined position (or within a predetermined range) is within an allowable range. However, in the determination of the timeout method, it can not be detected that an abnormality has occurred at the present time even though it has been detected that an abnormality has occurred in the past. Therefore, even if an abnormal state in which the drive voltage becomes high continues, the operation cannot be interrupted, resulting in damage to each part of the apparatus including the drive mechanism.
As a method for solving such a problem of the timeout method, the actual measurement speed of the movable part and / or the drive voltage (or drive current) applied to the DC motor, which is acquired or calculated periodically by the control part, are continuously repeated a certain number of times. A method of determining that an abnormality is outside the allowable range is adopted.

しかしながら、装置の個体差や周囲環境変動等により駆動機構の特性が異なると、直流モータに印加する駆動電圧の最適値も異なってくる。また、この最適値は経年劣化による駆動特性の変化にも依存する。これら装置の個体差・周囲環境変動・経年劣化をすべて考慮して最適な判定基準値を求めることは困難である。   However, when the characteristics of the drive mechanism are different due to individual differences between devices or changes in the surrounding environment, the optimum value of the drive voltage applied to the DC motor also differs. This optimum value also depends on the change in drive characteristics due to aging. It is difficult to obtain an optimum criterion value in consideration of individual differences, ambient environment fluctuations, and aging degradation of these devices.

本発明が解決しようとする課題は、駆動特性が変化しても適切に異常判定を行うことができる、直流モータ用の駆動制御装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a drive control device for a direct current motor that can appropriately perform abnormality determination even if drive characteristics change.

上記課題を解決するために成された第1発明に係る直流モータ用駆動制御装置は、
直流モータの回転軸の回転トルクを駆動対象の所定の運動に変換する変換手段と、前記駆動対象の位置を含む情報を取得する駆動対象測定手段と、前記駆動対象測定手段により得られた情報に基づいて定期的に前記直流モータに印加する駆動電圧を算出し、該算出値に基づいて駆動電圧を制御する制御手段と、を有する直流モータ用駆動制御装置において、
前記制御手段が、所定の期間内に算出した正常駆動時における駆動電圧値の平均を判定基準に用いて、今回算出した駆動電圧値の異常判定を行う
ことを特徴とする。
The DC motor drive control device according to the first aspect of the present invention, which has been made to solve the above problems,
Conversion means for converting the rotational torque of the rotating shaft of the DC motor into a predetermined motion of the drive target, drive target measurement means for acquiring information including the position of the drive target, and information obtained by the drive target measurement means A DC motor drive control device comprising: a control means for periodically calculating a drive voltage to be applied to the DC motor based on the control value and controlling the drive voltage based on the calculated value;
The control means performs abnormality determination of the drive voltage value calculated this time, using an average of drive voltage values during normal driving calculated within a predetermined period as a determination criterion.

なお、前記所定の期間は、直流モータへの制御を開始した時点から異常判定を行う直前の時点までとすることが望ましい。これにより、制御中に判定基準を更新することができ、駆動特性をより反映した異常判定を行うことができる。   The predetermined period is preferably from the time when the control to the DC motor is started to the time immediately before the abnormality determination is performed. Thereby, the determination reference can be updated during the control, and the abnormality determination more reflecting the drive characteristics can be performed.

上記発明では、異常判定を駆動電圧の算出値を用いて行っているが、直流モータでは駆動電流がトルクに比例するため、以下に示すように直流モータに供給される駆動電流を直接測定し、その測定値を用いて異常判定を行うこともできる。   In the above invention, the abnormality determination is performed using the calculated value of the drive voltage. However, since the drive current is proportional to the torque in the DC motor, the drive current supplied to the DC motor is directly measured as shown below, Abnormality determination can also be performed using the measured value.

すなわち、上記課題を解決するために成された第2発明に係る直流モータ用駆動制御装置は、
直流モータの回転軸の回転トルクを駆動対象の所定の運動に変換する変換手段と、前記駆動対象の位置を含む情報を取得する駆動対象測定手段と、前記駆動対象測定手段により得られた情報に基づき、定期的に前記直流モータに印加する駆動電圧を制御する制御手段と、を有する直流モータ用駆動制御装置において、
前記直流モータに供給される駆動電流を測定する駆動電流測定手段を有し、
前記制御手段が、所定の期間内に測定した正常駆動時における駆動電流値の平均を判定基準に用いて、今回測定した駆動電流値の異常判定を行う
ことを特徴とする。
That is, the DC motor drive control device according to the second aspect of the present invention, which has been made to solve the above problems,
Conversion means for converting the rotational torque of the rotating shaft of the DC motor into a predetermined motion of the drive target, drive target measurement means for acquiring information including the position of the drive target, and information obtained by the drive target measurement means And a control means for controlling a drive voltage applied to the DC motor periodically, in a DC motor drive control device,
Drive current measuring means for measuring the drive current supplied to the DC motor;
The control means performs an abnormality determination of the drive current value measured this time, using an average of the drive current values during normal driving measured within a predetermined period as a determination criterion.

本発明の直流モータ用駆動制御装置では、判定基準をフィードバック制御の対象とする駆動電圧の算出値又は駆動電流の実測値(測定値)に基づいて与えているため、実際に駆動機構を使用する際の特性に依存した異常判定を行うことができる。これにより、駆動機構を含む装置の個体差や周囲環境の変化にも対応することができると共に、経年劣化などによって駆動特性が変化しても長期に亘って適切に使用することができる。   In the DC motor drive control apparatus according to the present invention, the determination criterion is given based on the calculated value of the drive voltage or the actual value (measured value) of the drive current to be subjected to feedback control, and therefore the drive mechanism is actually used. It is possible to perform abnormality determination depending on the characteristics at the time. Accordingly, it is possible to cope with individual differences of devices including the drive mechanism and changes in the surrounding environment, and even if the drive characteristics change due to deterioration over time, it can be used appropriately over a long period of time.

本発明に係る駆動制御装置の第1実施例を備える駆動機構を示す概略構成図。1 is a schematic configuration diagram showing a drive mechanism provided with a first embodiment of a drive control apparatus according to the present invention. 第1実施例の駆動制御装置の制御部の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the control part of the drive control apparatus of 1st Example. 第1実施例の駆動制御装置の制御部の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the control part of the drive control apparatus of 1st Example. 第1実施例の駆動制御装置の制御部の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the control part of the drive control apparatus of 1st Example. 本発明に係る駆動制御装置の第2実施例を備える駆動機構を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the drive mechanism provided with 2nd Example of the drive control apparatus which concerns on this invention. 第2実施例の駆動制御装置の制御部の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the control part of the drive control apparatus of 2nd Example. 第2実施例の駆動制御装置の制御部の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the control part of the drive control apparatus of 2nd Example. 第2実施例の駆動制御装置の制御部の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the control part of the drive control apparatus of 2nd Example.

本発明に係る直流モータ用駆動制御装置の第1実施例を備える駆動機構の概略構成を図1に示す。この駆動機構は、CPU(制御部)1、駆動電圧生成部2、直流モータ3、駆動対象測定部4、変換部5、及び駆動対象である可動部6を備えている。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a drive mechanism including a first embodiment of a DC motor drive control apparatus according to the present invention. The drive mechanism includes a CPU (control unit) 1, a drive voltage generation unit 2, a DC motor 3, a drive target measurement unit 4, a conversion unit 5, and a movable unit 6 that is a drive target.

ここで、変換部5は、多段歯車やボールねじなどの各種の機械要素から構成されており、これらが直流モータ3の回転軸と連結されることにより、直流モータ3の回転トルクを可動部6の所定の運動に変換する。   Here, the conversion unit 5 is composed of various mechanical elements such as a multi-stage gear and a ball screw, and these are connected to the rotation shaft of the DC motor 3 so that the rotational torque of the DC motor 3 is transferred to the movable unit 6. Convert to a predetermined motion.

本実施例の駆動対象測定部4は、パルスエンコーダ11とアップダウンカウンタ12とから構成されている。ここで、パルスエンコーダ11は、直流モータ3の回転軸に取り付けられており、位相の異なる2つの矩形波信号をアップダウンカウンタ12に出力する。アップダウンカウンタ12は、パルスエンコーダ11からの入力信号に基づき、直流モータ3の回転軸の回転角度に比例したカウント値を出力する。CPU1は、アップダウンカウンタの出力値(カウント値)と変換部5におけるボールねじや歯車等の特性を基に、可動部6の位置を算出することができる。   The drive target measurement unit 4 of the present embodiment includes a pulse encoder 11 and an up / down counter 12. Here, the pulse encoder 11 is attached to the rotating shaft of the DC motor 3 and outputs two rectangular wave signals having different phases to the up / down counter 12. The up / down counter 12 outputs a count value proportional to the rotation angle of the rotating shaft of the DC motor 3 based on the input signal from the pulse encoder 11. The CPU 1 can calculate the position of the movable unit 6 based on the output value (count value) of the up / down counter and the characteristics of the ball screw, gears, etc. in the conversion unit 5.

なお、図1の駆動機構は、直流モータ3の回転軸の回転角度や回転数から可動部6の位置や速度を間接的に検出してこれらの制御(すなわちモータ駆動電圧の制御)を行う、いわゆるセミクローズド制御を用いた機構であるが、可動部6の位置や速度を直接的に測定して直流モータ3を制御するフルクローズド制御を用いることもできる。   In addition, the drive mechanism of FIG. 1 performs these controls (namely, control of a motor drive voltage) indirectly detecting the position and speed of the movable part 6 from the rotation angle and rotation speed of the rotating shaft of the DC motor 3. Although it is a mechanism using so-called semi-closed control, full-closed control in which the direct current motor 3 is controlled by directly measuring the position and speed of the movable portion 6 can also be used.

CPU1は、アップダウンカウンタ12から入力されるカウント値を用いて可動部6の位置や速度を算出し、これらが予め与えられた制御目標値になるように、駆動電圧生成部2に定期的な割り込み処理を行い、直流モータ3に印加する駆動電圧を制御する。この駆動電圧の制御には、様々なフィードバック制御の手法を用いることができるが、本実施例では次式に示すPID制御により駆動電圧の制御を行う。
pset(n)=gp×(vset-vact(n))+gi×Σj=0〜n(vset-vact(j))
+gd×(vact(n-1)-vact(n)) …(1)
ここで、vset, gp, gi, gdはそれぞれ可動部6の目標速度、P項ゲイン、I項ゲイン、D項ゲインであり、予め与えられた設定値である。また、vactは駆動対象測定部4の測定値から決まる可動部6の実測速度である。PID制御では、これらの設定値と測定値を基に、式(1)より、n回目の割り込み処理における駆動電圧の制御値pset(n)を算出する。
The CPU 1 calculates the position and speed of the movable unit 6 using the count value input from the up / down counter 12, and periodically supplies the drive voltage generation unit 2 with the control target value given in advance. Interrupt processing is performed to control the drive voltage applied to the DC motor 3. Various control methods of feedback control can be used for controlling the drive voltage. In this embodiment, the drive voltage is controlled by PID control represented by the following equation.
p set (n) = g p × (v set -v act (n)) + g i × Σ j = 0 to n (v set -v act (j))
+ g d × (v act (n-1) -v act (n))… (1)
Here, v set , g p , g i , and g d are a target speed of the movable portion 6, a P-term gain, an I-term gain, and a D-term gain, which are set values given in advance. Further, v act is an actual measurement speed of the movable unit 6 determined from a measurement value of the drive target measurement unit 4. In the PID control, the control value p set (n) of the drive voltage in the n-th interrupt process is calculated from the equation (1) based on these set values and measured values.

なお、可動部6の実測速度vact(n)は、例えば、現時点(n回目)での可動部6の位置xact(n)と前回の可動部6の位置xact(n-1)との差分により算出することができるが、速度センサ等により可動部6の移動速度が直接的に測定されている場合は、その測定値を用いることができる。 The actually measured speed v act (n) of the movable part 6 is, for example, the position x act (n) of the movable part 6 at the present time (nth) and the previous position x act (n−1) of the movable part 6. However, when the moving speed of the movable part 6 is directly measured by a speed sensor or the like, the measured value can be used.

このようにPID制御では、これまでの実測速度vactと予め与えられた目標速度vset及び各項ゲインgp, gi, gdとから、今回(n回目)の割り込み処理における駆動電圧の制御値pset(n)を算出することができる。駆動電圧生成部2は、CPU1で算出した駆動電圧の制御値pset(n)をPWM信号として受け取り、それに基づいて直流モータ3に印加する駆動電圧を生成する。 As described above, in the PID control, the drive voltage in the interrupt processing this time (n-th) is calculated from the actual measured speed v act , the target speed v set given in advance, and the gains g p , g i , and g d . The control value p set (n) can be calculated. The drive voltage generator 2 receives the control value p set (n) of the drive voltage calculated by the CPU 1 as a PWM signal, and generates a drive voltage to be applied to the DC motor 3 based on the PWM signal.

次に、CPU1における具体的な処理の手順を、図2〜4のフローチャートを参照して説明する。
図2は、CPU1の大まかな処理の手順を示している。CPU1は、直流モータ3を駆動する前に、定期割り込み処理に用いる各種のパラメータの値を設定若しくは初期化すると共にモータ駆動フラグをオンにし(ステップA1及びA2)、その後、駆動電圧生成部2への定期的な割り込み処理を行う(ステップA3)。これを定期割り込み処理においてモータ駆動フラグがオフになるまで続け(ステップA4及びA5)、モータ駆動フラグがオフになると、可動部6が目標位置に到達したか又は異常が発生したものと見なして、駆動機構全体の動作を終了する。
Next, a specific processing procedure in the CPU 1 will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
FIG. 2 shows a rough processing procedure of the CPU 1. Before the DC motor 3 is driven, the CPU 1 sets or initializes various parameter values used for the periodic interrupt processing and turns on the motor drive flag (steps A1 and A2). Periodic interrupt processing is performed (step A3). This is continued until the motor drive flag is turned off in the periodic interrupt processing (steps A4 and A5). When the motor drive flag is turned off, it is assumed that the movable part 6 has reached the target position or that an abnormality has occurred. The operation of the entire drive mechanism is finished.

なお、ステップA1におけるxset, xstart, xdev, vset, vstp, Kstl, Kstp, Kloc, plimit, αはそれぞれ、可動部6の目標位置、始動位置、到達判定位置偏差、目標速度、停止判定基準速度、到達判定基準回数、停止判定基準回数、ロック判定基準回数、駆動電圧上限値、ロック判定係数を示している。
また、ステップA2におけるN, pint, kstl, kstp, klocはそれぞれ、正常駆動回数、正常駆動時の駆動電圧積算値、到達回数、停止回数、ロック回数を示している。なお、xact(-1)はvact(0)を差分により算出する場合に用いられる。また、vact(-1)はpset(0)を算出する際に必要となる。
Note that x set , x start , x dev , v set , v stp , K stl , K stp , K loc , p limit , and α in step A1 are the target position, start position, and arrival determination position deviation of the movable part 6, respectively. , Target speed, stop determination reference speed, arrival determination reference count, stop determination reference count, lock determination reference count, drive voltage upper limit value, lock determination coefficient.
Further, N, p int , k stl , k stp , and k loc in step A2 indicate the number of times of normal driving, the driving voltage integrated value during normal driving, the number of times reached, the number of stops, and the number of locks, respectively. Note that x act (-1) is used when v act (0) is calculated from the difference. Also, v act (-1) is necessary when calculating p set (0).

図3及び図4は、図2のフローチャートにおける定期割り込み処理の具体的な手順を示している。この定期割り込み処理では、まずアップダウンカウンタ12からカウント値を取得し(ステップB1)、それを基に現時点(n回目の割り込み処理時)での可動部6の位置xact(n)及び速度vact(n)を算出すると共に、次回の割り込み処理まで直流モータ3に印加する駆動電圧の制御値pset(n)を式(1)を用いて算出する(ステップB2)。 3 and 4 show a specific procedure of the periodic interrupt process in the flowchart of FIG. In this periodic interrupt process, first, the count value is acquired from the up / down counter 12 (step B1), and based on this, the position x act (n) and speed v of the movable part 6 at the present time (during the n-th interrupt process) are obtained. Act (n) is calculated, and the control value p set (n) of the drive voltage applied to the DC motor 3 until the next interruption processing is calculated using the equation (1) (step B2).

ステップB3〜B7は、可動部6の目標位置xsetへの到達判定と実測速度vact(n)に対する異常判定、及びそれらの判定に伴う各種の処理を示している。これらの判定及び処理には、従来の駆動機構と同じものを用いることができる。本実施例では、これらの判定及び処理を以下のように行う。 Steps B <b> 3 to B <b> 7 show determination of arrival of the movable unit 6 to the target position x set , determination of abnormality with respect to the actually measured speed v act (n), and various processes associated with these determinations. These determinations and processes can be the same as those of a conventional drive mechanism. In this embodiment, these determinations and processing are performed as follows.

[到達判定]
ステップB3は可動部6の目標位置xsetへの到達判定である。このステップでは、可動部6の現在位置xact(n)が目標位置xsetに接近しているかどうかを判定する。ここで、十分に接近していれば(|xact(n)-xset|<xdevであれば)、到達回数kstlを1ずつ積算していく(ステップB4)。そして、kstlが到達判定基準回数Kstlに達すると(ステップB13)、可動部6が目標位置xsetに到達したものと見なして、モータ駆動フラグをオフにする(ステップB14)。なお、移動所要時間を最短にし、且つオーバーランを防ぐために、Kstlは通常は1に設定される。
[Arrival judgment]
Step B3 is a determination as to whether the movable part 6 reaches the target position xset . In this step, it is determined whether or not the current position x act (n) of the movable part 6 is approaching the target position x set . Here, if it is sufficiently close (if | x act (n) −x set | <x dev ), the number of arrivals k stl is accumulated one by one (step B4). When k stl reaches the arrival determination reference count K stl (step B13), it is considered that the movable portion 6 has reached the target position x set , and the motor drive flag is turned off (step B14). Note that K stl is normally set to 1 in order to minimize the travel time and prevent overrun.

[速度異常判定(停止判定)]
ステップB5は、可動部6の実測速度vact(n)に対する異常判定である。このステップでは実測速度vact(n)が停止判定基準速度vstpより小さいか否かを判定するが、vstpより小さいことがKstp回連続して生じた場合には異常が発生しているものとして、モータ駆動フラグをオフにする(ステップB13及びB14)。そのため、ステップB5では、実測速度vact(n)が停止判定基準速度vstpより小さい場合には異常が発生している可能性があるとして停止回数kstpを1ずつ積算していき(ステップB6)、vstp以上の場合にはkstpを0にセットし直す(ステップB7)。
[Speed abnormality judgment (stop judgment)]
Step B5 is an abnormality determination for the actually measured speed v act (n) of the movable part 6. In this step, it is determined whether or not the measured speed v act (n) is smaller than the stop judgment reference speed v stp, but if it is less than v stp continuously K stp times, an abnormality has occurred. As a matter of fact, the motor drive flag is turned off (steps B13 and B14). Therefore, in step B5, if the actually measured speed v act (n) is smaller than the stop determination reference speed v stp, it is assumed that an abnormality has occurred and the stop count k stp is accumulated one by one (step B6 ), V stp or more, k stp is reset to 0 (step B7).

次に、本発明に特徴的な、駆動電圧制御値pset(n)の異常判定及びそれに伴う処理について、ステップB8〜B12を用いて説明する。 Next, abnormality determination of the drive voltage control value p set (n) and processing accompanying it, which are characteristic of the present invention, will be described using steps B8 to B12.

[駆動電圧異常判定(ロック判定)]
本発明では、ステップB9に示すように、ステップB2で算出した駆動電圧制御値pset(n)に対して、これまでの正常駆動時における駆動電圧の平均値pint/Nを判定基準に用いて異常判定を行う。これにより、駆動機構を使用する際の環境・駆動特性に応じた基準値を異常判定に用いることができる。
[Driving voltage abnormality judgment (lock judgment)]
In the present invention, as shown in step B9, the drive voltage control value p set (n) calculated in step B2 is used as a criterion for the average value p int / N of the normal drive voltage so far. To determine the abnormality. Thereby, the reference value according to the environment and driving characteristics when using the driving mechanism can be used for abnormality determination.

しかしながら、直流モータ3を駆動した直後は異常判定に用いる基準値が得られていない。従って、ステップB8に示すように、可動部6が所定の位置(|xact(n)-xstart|≧xdevとなる位置)に到達するまでは異常判定を行わず、駆動電圧積算値pint及び正常駆動回数Nの積算のみを行う(ステップB12)。なお、駆動直後は初速を得るために直流モータ3に大きな駆動電圧を印加することが多いため、駆動電圧が安定するまでは(すなわち|pset(n)|≦plimitとなるまでは)、駆動電圧制御値pset(n)をpintに積算しない(ステップB10)。 However, the reference value used for abnormality determination is not obtained immediately after the DC motor 3 is driven. Therefore, as shown in step B8, the abnormality determination is not performed until the movable part 6 reaches a predetermined position (position where | x act (n) −x start | ≧ x dev ), and the drive voltage integrated value p Only integration of int and normal driving frequency N is performed (step B12). Since a large driving voltage is often applied to the DC motor 3 immediately after driving to obtain the initial speed, until the driving voltage is stabilized (that is, until | p set (n) | ≦ p limit ), driving voltage control value p the set of (n) is not integrated into p int (step B10).

可動部6が所定の位置に到達した後は、(n-1)回目までに得られた正常駆動時の駆動電圧の平均値pint/Nを用いて、駆動電圧制御値pset(n)の異常判定を行う(ステップB9)。 After the movable part 6 reaches a predetermined position, the drive voltage control value p set (n) is obtained by using the average value p int / N of the drive voltage at the normal drive obtained up to (n-1) th. Is determined (step B9).

なお、このロック判定においても、上記の停止判定と同様に、ステップB9の判定を満たさないことがKloc回連続して生じた場合に異常が発生しているものとして、モータ駆動フラグをオフにする(ステップB13及びB14)。そのため、|pset(n)|≦α|pint/N|を満たさない場合には異常が発生している可能性があるとしてロック回数klocを積算していき(ステップB11)、|pset(n)|≦α|pint/N|の場合はklocを0にセットし直す(ステップB12)。また、ステップB12ではさらに駆動電圧積算値pint及び正常駆動回数Nを更新する。 Even in this lock determination, as in the case of the stop determination described above, it is assumed that an abnormality has occurred when the determination of step B9 is not satisfied continuously for K loc times, and the motor drive flag is turned off. (Steps B13 and B14). Therefore, if | p set (n) | ≦ α | p int / N | is not satisfied, the lock count k loc is accumulated (step B11), assuming that an abnormality may have occurred. If set (n) | ≦ α | p int / N |, k loc is reset to 0 (step B12). In step B12, the drive voltage integrated value pint and the normal drive count N are further updated.

以上の判定が全て終了すると、ステップB13においてkstl, kstp, klocが基準回数に達しているか否かの判定を行う。これらのいずれかが基準回数に達していた場合には、可動部6の位置が目標位置に到達したか又は異常が発生したものと見なして、モータ駆動フラグをオフにし、pset(n)を0にする(ステップB14)。 When all the above determinations are completed, it is determined in step B13 whether or not k stl , k stp , k loc has reached the reference number. If any of these has reached the reference number, it is assumed that the position of the movable portion 6 has reached the target position or an abnormality has occurred, the motor drive flag is turned off, and p set (n) is set. Set to 0 (step B14).

また、pset(n)の絶対値が駆動電圧上限値plimitよりも大きい場合は、pset(n)を
pset(n)←sgn(pset(n))×plimit
で与える(ステップB15及びB16)。なお、sgn(・)は符号関数を示している。
Also, if the absolute value of p set (n) is greater than the drive voltage upper limit p limit , set p set (n)
p set (n) ← sgn (p set (n)) × p limit
(Steps B15 and B16). Note that sgn (•) indicates a sign function.

最後に、駆動電圧制御値pset(n)をPWM信号として駆動電圧生成部2に送信し、定期割り込み処理を終了する。 Finally, the drive voltage control value p set (n) is transmitted as a PWM signal to the drive voltage generation unit 2, and the periodic interrupt process ends.

なお、式(1)では、速度偏差(実測速度vact(n)と目標速度vsetとの差)が大きい状態が連続すると、I項(右辺第2項)が支配的となり、それに応じてpset(n)の絶対値が大きくなる。そのため、停止判定基準速度vstpを小さくしたり、停止判定基準回数Kstpを大きくしたりすることで停止判定を緩めに設定したとしても、ロック判定で確実に異常を検出することができる。また、停止判定を緩めに設定することができるため、駆動直後の場合や可動部6の移動距離が長い場合、低温環境などで駆動機構を含む装置各部の動作が鈍い場合であっても、停止の誤判定を生じにくくすることができる。 In equation (1), if the state of large speed deviation (difference between measured speed v act (n) and target speed v set ) continues, the I term (second term on the right side) becomes dominant, and accordingly The absolute value of p set (n) increases. Therefore, even if the stop determination is set to be loose by decreasing the stop determination reference speed v stp or increasing the stop determination reference count K stp , an abnormality can be reliably detected by the lock determination. Moreover, since the stop determination can be set loosely, even if the operation immediately after driving, when the moving distance of the movable part 6 is long, or when the operation of each part of the device including the driving mechanism is slow in a low temperature environment, the stop is stopped. It is possible to make it difficult to cause erroneous determination.

次に、本発明に係る直流モータ用駆動制御装置の第2実施例を備える駆動機構の概略構成を図5に示す。本実施例の駆動制御装置は、図1の構成に駆動電流測定部7を追加したものである。この実施例の駆動機構では、第1実施例で示した駆動電圧の異常判定の代わりに、駆動電流の測定値に対して異常判定を行う。   Next, FIG. 5 shows a schematic configuration of a drive mechanism including a second embodiment of the DC motor drive control device according to the present invention. The drive control apparatus of this embodiment is obtained by adding a drive current measuring unit 7 to the configuration of FIG. In the drive mechanism of this embodiment, instead of the drive voltage abnormality determination shown in the first embodiment, abnormality determination is performed on the measured value of the drive current.

図6〜8のフローチャートに、本実施例のCPU1の処理の手順を示す。これらのフローチャートのステップC1〜C5及びステップD1〜D17は、第1実施例のステップA1〜A5及びステップB1〜B17にほぼ対応している。以下、第1実施例と異なる処理を行うステップについてのみ説明する。   The flowchart of FIGS. 6-8 shows the procedure of the process of CPU1 of a present Example. Steps C1 to C5 and steps D1 to D17 in these flowcharts substantially correspond to steps A1 to A5 and steps B1 to B17 of the first embodiment. Hereinafter, only steps for performing processing different from the first embodiment will be described.

本実施例では、図6に示すように、ステップC1で設定すべきパラメータとして電流上限値qlimitを追加している。ステップC2では、図2のステップA1の駆動電圧積算値pintの代わりに、駆動電流積算値qintの初期化を行っている(pintは用いない)。 In this embodiment, as shown in FIG. 6, a current upper limit value qlimit is added as a parameter to be set in step C1. In step C2, the drive current integrated value q int is initialized instead of the drive voltage integrated value p int in step A1 in FIG. 2 (p int is not used).

また、図7の定期割り込み処理では、ステップD1においてアップダウンカウンタ12のカウント値に加えて、駆動電流測定部7の駆動電流測定値q(n)を取得している。さらに、図8のステップD8〜D12では、図4のステップB8〜B12で行っていた駆動電圧に対する異常判定に代わり、駆動電流測定値に対して異常判定(ロック判定)を行っている。なお、本実施例の駆動機構は、このロック判定において正常駆動時の駆動電流測定値の平均を判定基準として用いる点が、第1実施例や従来のものと異なる特徴的な処理である。これらのステップ以外は第1実施例と同じ処理を用いることができる。   Further, in the periodic interrupt process of FIG. 7, in addition to the count value of the up / down counter 12 in step D1, the drive current measurement value q (n) of the drive current measuring unit 7 is acquired. Further, in steps D8 to D12 in FIG. 8, an abnormality determination (lock determination) is performed on the drive current measurement value instead of the abnormality determination on the drive voltage performed in steps B8 to B12 in FIG. Note that the drive mechanism of this embodiment is a characteristic process different from the first embodiment and the conventional one in that the average of drive current measurement values during normal drive is used as a determination criterion in this lock determination. Except for these steps, the same processing as in the first embodiment can be used.

以上、本発明に係る直流モータ用駆動制御装置について実施例を用いて説明したが、上記は例に過ぎないことは明らかであり、本発明の趣旨の範囲内で適宜に変更や修正、又は追加を行っても構わない。   The DC motor drive control device according to the present invention has been described with reference to the embodiments. However, it is obvious that the above is only an example, and changes, modifications, or additions are appropriately made within the scope of the present invention. You may do.

例えば、上記実施例では平均値を算出する期間を、|xact(n)-xstart|≧xdevとなる時点から異常判定を行う直前(具体的には(n-1)回目)までとしているが、所定の回数に亘る直近の定期割り込み処理での平均値とすることもできる。また、過去(制御を開始する以前)の正常動作した際のデータを用いることもできる。さらに、これらのいずれを採用するか、ユーザが選択できるようにしても良い。 For example, in the above embodiment, the period for calculating the average value is from the time when | x act (n) −x start | ≧ x dev until immediately before the abnormality determination (specifically, (n−1) th). However, it may be an average value in the latest periodic interrupt processing over a predetermined number of times. In addition, data obtained when normal operation in the past (before starting control) can be used. Further, any of these may be selected by the user.

また、上記実施例では等速駆動方式(目標速度がvsetで一定)で説明を行ったが、台形駆動方式であっても本発明は適用可能である。台形駆動方式とは、始動時に加速、目的位置手前までは等速、目標位置手前で減速するように、目標速度を調整する方式のことである。ここで、n回目の割り込み処理時における目標速度をvset *(n)とし、加減速する距離をxaccとすると、目標速度vset *(n)は、実測位置xact(n)に基づいて次式で表される。

Figure 2012235612
台形駆動方式では、図2のステップA1又は図6のステップC1において加減速距離xaccの設定を追加し、さらに図3のステップB2又は図7のステップD2における駆動電圧値pset(n)の算出の際に、vsetの代わりに上記のvset *(n)を用いれば良い。また、上記の台形駆動方式では目標速度が直線的に変化するようにしているが、例えば加速度が一定となるように変化させても良い。 In the above embodiment, the constant speed driving method (the target speed is constant at v set ) has been described. However, the present invention can also be applied to a trapezoidal driving method. The trapezoidal drive system is a system that adjusts the target speed so as to accelerate at start-up, at a constant speed before the target position, and to decelerate before the target position. Here, if the target speed at the n-th interrupt processing is v set * (n) and the acceleration / deceleration distance is x acc , the target speed v set * (n) is based on the measured position x act (n). Is expressed by the following equation.
Figure 2012235612
In the trapezoidal driving method, the setting of the acceleration / deceleration distance x acc is added in step A1 in FIG. 2 or step C1 in FIG. 6, and the drive voltage value p set (n) in step B2 in FIG. 3 or step D2 in FIG. during calculation, v above v set * (n) may be used instead of the set. Further, in the trapezoidal driving method described above, the target speed is linearly changed. However, for example, the target speed may be changed to be constant.

1…CPU
2…駆動電圧生成部
3…直流モータ
4…駆動対象測定部
5…変換部
6…可動部
7…駆動電流測定部
11…パルスエンコーダ
12…アップダウンカウンタ
1 ... CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Drive voltage generation part 3 ... DC motor 4 ... Drive object measurement part 5 ... Conversion part 6 ... Movable part 7 ... Drive current measurement part 11 ... Pulse encoder 12 ... Up / down counter

Claims (4)

直流モータの回転軸の回転トルクを駆動対象の所定の運動に変換する変換手段と、前記駆動対象の位置を含む情報を取得する駆動対象測定手段と、前記駆動対象測定手段により得られた情報に基づいて定期的に前記直流モータに印加する駆動電圧を算出し、該算出値に基づいて駆動電圧を制御する制御手段と、を有する直流モータ用駆動制御装置において、
前記制御手段が、所定の期間内に算出した正常駆動時における駆動電圧値の平均を判定基準に用いて、今回算出した駆動電圧値の異常判定を行う
ことを特徴とする直流モータ用駆動制御装置。
Conversion means for converting the rotational torque of the rotating shaft of the DC motor into a predetermined motion of the drive target, drive target measurement means for acquiring information including the position of the drive target, and information obtained by the drive target measurement means A DC motor drive control device comprising: a control means for periodically calculating a drive voltage to be applied to the DC motor based on the control value and controlling the drive voltage based on the calculated value;
The control means performs an abnormality determination of the drive voltage value calculated this time, using an average of drive voltage values during normal driving calculated within a predetermined period as a determination criterion. .
直流モータの回転軸の回転トルクを駆動対象の所定の運動に変換する変換手段と、前記駆動対象の位置を含む情報を取得する駆動対象測定手段と、前記駆動対象測定手段により得られた情報に基づき、定期的に前記直流モータに印加する駆動電圧を制御する制御手段と、を有する直流モータ用駆動制御装置において、
前記直流モータに供給される駆動電流を測定する駆動電流測定手段を有し、
前記制御手段が、所定の期間内に測定した正常駆動時における駆動電流値の平均を判定基準に用いて、今回測定した駆動電流値の異常判定を行う
ことを特徴とする直流モータ用駆動制御装置。
Conversion means for converting the rotational torque of the rotating shaft of the DC motor into a predetermined motion of the drive target, drive target measurement means for acquiring information including the position of the drive target, and information obtained by the drive target measurement means And a control means for controlling a drive voltage applied to the DC motor periodically, in a DC motor drive control device,
Drive current measuring means for measuring the drive current supplied to the DC motor;
The control means performs an abnormality determination of the drive current value measured this time, using an average of drive current values during normal driving measured within a predetermined period as a determination criterion. .
前記駆動対象測定手段が、前記直流モータの回転軸に取り付けられたエンコーダと、該エンコーダの出力信号を計数するカウンタと、から構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の直流モータ用駆動制御装置。   3. The direct current according to claim 1, wherein the drive target measuring unit includes an encoder attached to a rotating shaft of the direct current motor and a counter that counts an output signal of the encoder. Motor drive control device. 前記所定の期間が、前記直流モータへの制御を開始した時点から前記異常判定を行う直前の時点までであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の直流モータ用駆動制御装置。   The DC motor drive control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined period is from a time point when control to the DC motor is started to a time point immediately before performing the abnormality determination. .
JP2011102406A 2011-04-28 2011-04-28 DC motor drive controller Active JP5757150B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011102406A JP5757150B2 (en) 2011-04-28 2011-04-28 DC motor drive controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011102406A JP5757150B2 (en) 2011-04-28 2011-04-28 DC motor drive controller

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012235612A true JP2012235612A (en) 2012-11-29
JP5757150B2 JP5757150B2 (en) 2015-07-29

Family

ID=47435388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011102406A Active JP5757150B2 (en) 2011-04-28 2011-04-28 DC motor drive controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5757150B2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000152677A (en) * 1998-11-05 2000-05-30 Tokai Rika Co Ltd Device for detecting presence of pinching of window glass
JP2002106256A (en) * 2000-09-28 2002-04-10 Tokai Rika Co Ltd Detector for detecting catching/non-catching in window glass
JP2005057818A (en) * 2003-08-01 2005-03-03 Aisin Aw Co Ltd Motor drive controller, motor drive controlling method, and its program
US6864654B1 (en) * 2002-07-26 2005-03-08 Stmicroelectronics S.R.L. Method and relative circuit for detecting a torque variation of an electric DC motor
EP1833134A2 (en) * 2006-03-08 2007-09-12 Mitsuba Corporation Control device for a closure member of a vehicle
JP2007302177A (en) * 2006-05-15 2007-11-22 Nsk Ltd Electric power steering device
JP2009100534A (en) * 2007-10-16 2009-05-07 Jtekt Corp Motor controller and steering device for vehicle

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000152677A (en) * 1998-11-05 2000-05-30 Tokai Rika Co Ltd Device for detecting presence of pinching of window glass
JP2002106256A (en) * 2000-09-28 2002-04-10 Tokai Rika Co Ltd Detector for detecting catching/non-catching in window glass
US6864654B1 (en) * 2002-07-26 2005-03-08 Stmicroelectronics S.R.L. Method and relative circuit for detecting a torque variation of an electric DC motor
JP2005057818A (en) * 2003-08-01 2005-03-03 Aisin Aw Co Ltd Motor drive controller, motor drive controlling method, and its program
EP1833134A2 (en) * 2006-03-08 2007-09-12 Mitsuba Corporation Control device for a closure member of a vehicle
JP2007302177A (en) * 2006-05-15 2007-11-22 Nsk Ltd Electric power steering device
JP2009100534A (en) * 2007-10-16 2009-05-07 Jtekt Corp Motor controller and steering device for vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JP5757150B2 (en) 2015-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8436565B2 (en) Motor controller for tandem control
US7915849B2 (en) Method and system for low speed control of a video surveillance system motor
US20070052383A1 (en) Machine having movable unit to be controllably driven by servo motor
US8400097B2 (en) Pulse period measurement method
US8198844B2 (en) Motor speed controller
US9647606B2 (en) Counter based circuit for measuring movement of an object
EP3355140B1 (en) Performing position control of a controlled object
EP2996003B1 (en) Device and method for moving an object
EP2899874B1 (en) Motor control device and correction data generation method in same
EP2731258A2 (en) Motor control apparatus, image forming apparatus and motor control method
US20090058345A1 (en) Motor controller providing position feedback correction
Merry et al. Optimal higher-order encoder time-stamping
US8680797B2 (en) Motor control device
JP5757150B2 (en) DC motor drive controller
US8174215B2 (en) Motor speed controller
US20040135532A1 (en) Servocontrol system and method of setting
JP2011057545A (en) Method for correcting speed deviation between actual and nominal pull speed during crystal growth
JPH07229759A (en) Absolute encoder and method for generating current position of absolute encoder
CN110192341B (en) Motor control device
JP2009244877A (en) Optical apparatus
JP6522236B2 (en) Motor controller
JPS6337597B2 (en)
US20020043952A1 (en) Step controller
JP2017070127A (en) Motor control device
US20180239344A1 (en) Motor controller and method for controlling motor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130703

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140528

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140610

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140808

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150210

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150410

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150520

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5757150

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151