JP2014036571A - モータ速度制御装置及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、モータ速度制御装置及びその方法に関する。
【解決手段】本発明は、モータの速度増加を指示する際、目標速度と実際速度とのエラーを比較し、以前のエラーと現在のエラーとの変化がないとそれ以上の速度増加の指示は意味がないと判断し、実際速度を目標速度に設定するモータ速度制御装置及びその方法に関し、本発明の実施形態によるモータ速度制御装置は、モータと、前記モータに対して目標速度を設定する目標速度外部設定部と、前記目標速度と前記モータの実際速度とを比較する速度比較部と、前記目標速度と前記実際速度との差を検出するエラー検出部と、前記速度比較部に連結され、前記目標速度及び前記実際速度を保存する速度保存部と、前記エラー検出部に連結され、前記目標速度と前記実際速度との差を保存するエラー保存部と、を含むことができる。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、モータの速度増加を指示する際、目標速度と実際速度とのエラーを比較し、以前のエラーと現在のエラーとの変化がないとそれ以上の速度増加の指示は意味がないと判断し、実際速度を目標速度に設定するモータ速度制御装置及びその方法に関し、本発明の実施形態によるモータ速度制御装置は、モータと、前記モータに対して目標速度を設定する目標速度外部設定部と、前記目標速度と前記モータの実際速度とを比較する速度比較部と、前記目標速度と前記実際速度との差を検出するエラー検出部と、前記速度比較部に連結され、前記目標速度及び前記実際速度を保存する速度保存部と、前記エラー検出部に連結され、前記目標速度と前記実際速度との差を保存するエラー保存部と、を含むことができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、モータ速度制御装置及びその方法に関し、より詳細には、モータの速度増加を指示する際、目標速度と実際速度とのエラー(誤差)を比較し、以前のエラーと現在のエラーとの変化がないとそれ以上の速度増加の指示は意味がないと判断し、実際速度を目標速度に設定するモータ速度制御装置及びその方法に関する。
モータ(Motor)とは、冷蔵庫、エアコンなどの家電製品からディスクドライバー(Disk driver)のような情報処理機器に至るまで様々な分野において用いられる機器を意味し、BLDC(Brushless Direct Current)モータのように速度を制御することができるモータの場合、パルス幅変調(Pulse Width Modulation;PWM)信号のデューティ(Duty)を調節して速度を制御することができる。即ち、モータの速度を制御するためにモータの実際速度を検出し、目標速度(目標として設定した速度)との差によってPWMのデューティを調節する。
この場合、ホール信号(Hall signal)を用いてモータの速度を検出し、入力されたPWM信号を用いて目標速度、即ち、モータの制御速度を求める。モータの実際速度と目標速度との差によってPWM生成器への入力に該当するデューティを調節し、モータの実際速度が目標速度になるようにする。
従って、目標速度と実際速度とを比較してPWMのデューティ(Duty)を補正するが、実際速度が目標速度より遅い場合、モータの速度を速めるためにPWMのデューティを高め、実際速度が目標速度より速い場合、モータの速度を遅らせるためにPWMのデューティを低める。
ところが、PWMのデューティを高めた状態でもモータの速度が増加しなかった場合、PWMのデューティを高め続けることで100%のデューティ値を有する。即ち、100%のデューティ値によっても実際速度が目標速度に達しないため、多くの電力が消費されるにもかかわらず効率が低下するという問題点が発生する。
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するためのものであって、本発明の一実施形態は、モータの速度を増加させる指示を下す前後の目標速度と実際速度とのエラーを比較し、エラーの変化がない場合、それ以上の速度増加の指示は意味がないだけでなく、電力を無駄に消費することであると判断されるため、この場合、実際速度を目標速度に設定することで、それ以上の速度増加の指示を止め、電力消費を防止することを目的とする。
また、本発明は、前記のような場合、目標速度より低い速度である新しい目標速度を設定し、指示を下した後、新しい目標速度の指示を下す前後の目標速度と実際速度とのエラーを比較して、エラーの変化がない場合、実際速度を目標速度に設定することで、それ以上の速度増加の指示を止め、電力消費を防止することを目的とする。
本発明の実施形態によるモータ速度制御装置は、モータと、前記モータに対して目標速度を設定する目標速度外部設定部と、前記目標速度と前記モータの実際速度とを比較する速度比較部と、前記目標速度と前記実際速度との差を検出するエラー検出部と、前記速度比較部に連結され、前記目標速度及び前記実際速度を保存する速度保存部と、前記エラー検出部に連結され、前記目標速度と前記実際速度との差を保存するエラー保存部と、を含むことができる。
この場合、前記モータに連結され、前記実際速度を測定し、これを前記速度比較部に入力する速度測定部と、前記目標速度外部設定部によって設定された目標速度により前記モータの速度を制御する速度制御部と、をさらに含むことができる。
また、前記エラー保存部は前記目標速度外部設定部によって最初に設定される第1次の目標速度の設定時の第1目標速度とこれと同じ速度である第1実際速度との差(E1)を保存し、前記目標速度外部設定部によって前記第1次の目標速度より増加するように設定される第2次の目標速度の設定時の第2目標速度とこれによる第2実際速度との差(E2)を保存することができる。
この場合、前記目標速度外部設定部は、前記E1及び前記E2が互いに同一である場合には、前記第2目標速度を最終目標速度に設定し、前記E1及び前記E2が互いに異なる場合には、前記第1目標速度を最終目標速度に設定することができる。
また、前記速度制御部は、前記E1及び前記E2が互いに同一である場合には、前記第2目標速度を出力するように制御し、前記E1及び前記E2が互いに異なる場合には、前記第1目標速度を出力するように制御することができる。
また、前記速度比較部及び前記速度制御部に連結され、前記E1及び前記E2が互いに異なる場合に限って、前記目標速度外部設定部で設定された目標速度と異なる新しい目標速度である第3目標速度を設定する目標速度内部設定部をさらに含み、前記速度制御部は、前記目標速度外部設定部または前記目標速度内部設定部から選択される何れか一つによって前記モータの速度を制御することができる。
この場合、前記第3目標速度は、前記第1目標速度より速く、前記第2目標速度より遅いことができる。
この場合、前記エラー保存部は、前記目標速度内部設定部による第3次の目標速度の設定時の前記第3目標速度とこれによる第3実際速度との差(E3)を保存することができる。
この場合、前記目標速度内部設定部は、前記E2及び前記E3が互いに同一である場合には、前記第3目標速度を最終目標速度に設定し、前記E2及び前記E3が互いに異なる場合には、前記第2目標速度を最終目標速度に設定することができる。
この場合、前記速度制御部は、前記E2及び前記E3が互いに同一である場合には、前記第3目標速度を出力するように制御し、前記E2及び前記E3が互いに異なる場合には、前記第2目標速度を出力するように制御することができる。
本発明の実施形態によるモータ速度制御方法は、第1次の目標速度が設定される段階と、第1目標速度とこれと同じ速度である第1実際速度との差(E1)が検出される段階と、第2次の目標速度が設定される段階と、第2目標速度とこれによる第2実際速度との差(E2)が検出される段階と、前記E1とE2が同一であるかを判断する段階と、を含むことができる。
この場合、前記判断する段階の後、前記E1及び前記E2が互いに同一である場合には、前記第2目標速度が最終目標速度に設定される段階と、モータが前記第2目標速度を出力する段階と、をさらに含むことができる。
また、前記判断する段階の後、前記E1及び前記E2が互いに異なる場合には、前記第1目標速度が最終目標速度に設定される段階と、モータが前記第1目標速度を出力する段階と、をさらに含むことができる。
また、前記判断する段階の後、前記E1及び前記E2が互いに異なる場合に限って、第3次の目標速度が設定される段階と、前記第3目標速度とこれによる第3実際速度との差(E3)が検出される段階と、をさらに含み、前記第3目標速度は、前記第1目標速度より速く、前記第2目標速度より遅いことができる。
この場合、前記第3目標速度が設定される段階の後、前記E2及び前記E3が互いに同一である場合には、前記第3目標速度が最終目標速度に設定される段階と、モータが前記第3目標速度を出力する段階と、をさらに含むことができる。
また、前記第3目標速度が設定される段階の後、前記E2及び前記E3が互いに異なる場合には、前記第2目標速度が最終目標速度に設定される段階と、モータが前記第2目標速度を出力する段階と、をさらに含むことができる。
このような本発明によると、モータの実際速度に対する駆動に対して意味のない速度増加の指示を下し、過度な電力消費を防止する効果がある。
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を説明する。しかし、これは例示に過ぎず、本発明はこれに限定されない。
本発明を説明するにあたり、本発明に係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明においての機能を考慮して定義された用語であり、これは使用者、運用者の意図または慣例などによって変わることができる。従って、その定義は本明細書の全体における内容を基に下すべきであろう。
本発明の技術的思想は特許請求の範囲によって決まり、以下の実施例は本発明の技術的思想を本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に効率的に説明するための一つの手段に過ぎない。
以下、添付の例示図面を参照して本発明について説明する。
図1は本発明の一実施形態によるモータ速度制御装置100のブロック図である。
図1を参照すると、本発明の実施形態によるモータ速度制御装置100は、モータ180と、前記モータ180に対して目標速度を設定する目標速度外部設定部110と、前記目標速度と前記モータ180の実際速度とを比較する速度比較部120と、前記目標速度と前記実際速度との差を検出するエラー検出部140と、前記速度比較部120に連結され、前記目標速度及び前記実際速度を保存する速度保存部130と、前記エラー検出部140に連結され、前記目標速度と前記実際速度との差を保存するエラー保存部150と、を含むことができる。
前記目標速度外部設定部110は、予め定められた目標速度を前記モータ180が出力することができるように目標速度を設定することができ、前記速度比較部120は、前記目標速度及び前記モータ180が出力する実際速度を入力として、これらの速度を比較し、前記エラー検出部140は、前記目標速度と前記実際速度との差を検出することができる。
この場合、前記モータ180に連結され、前記実際速度を測定し、これを前記速度比較部120に入力する速度測定部170と、前記目標速度外部設定部110によって設定された目標速度により、前記モータ180の速度を制御する速度制御部160と、をさらに含むことができる。
また、前記エラー保存部150は、前記目標速度外部設定部110によって最初に設定される第1次の目標速度の設定時の第1目標速度とこれと同じ速度である第1実際速度との差(E1)を保存し、前記目標速度外部設定部110によって前記第1次の目標速度より増加するように設定される第2次の目標速度の設定時の第2目標速度とこれによる第2実際速度との差(E2)を保存することができる。前記目標速度外部設定部110によって最初に設定される第1次の目標速度は、前記モータ180に設定される最初の速度であるため、前記第1目標速度と前記第1実際速度は同一であると判断することができる。前記第2次の目標速度の設定時の第2目標速度は、前記第1目標速度より増加した速度であり、前記第2目標速度は、前記第2目標速度による前記第2実際速度と同一または異なることができる。従って、前記第2目標速度とこれによる前記第2実際速度との差であるE2を計算することができ、前記第2目標速度及び前記第2実際速度が同一である場合には、前記E2は零(Zero)であり、前記第2目標速度及び前記第2実際速度が異なる場合には、前記E2は前記第2目標速度と前記第2実際速度との差の値に該当することができる。
この場合、前記目標速度外部設定部110は、前記E1及び前記E2が互いに同一である場合には、前記第2目標速度を最終目標速度に設定し、前記E1及び前記E2が互いに異なる場合には、前記第1目標速度を最終目標速度に設定することができる。即ち、前記第1目標速度及び前記第1実際速度は同一であるため、前記E1は零(Zero)である。従って、E1またはE2が零(Zero)であるということは、実際速度及び目標速度が同一であることを意味し、実際速度が目標速度に出力されて正常に動作していることを意味することができる。
これにより、前記E1及び前記E2が互いに同一である場合には、前記E1が零(Zero)であるため前記E2も零(Zero)であることを意味し、これは、即ち前記第2目標速度及び前記第2実際速度が同一であることを意味することができる。即ち、前記目標速度外部設定部110によって設定された前記第2目標速度と同じ速度で前記モータ180が駆動していることを意味するため、前記目標速度外部設定部110は前記第2目標速度を最終目標速度に設定することができる。
しかし、前記E1及び前記E2が互いに異なるということは、前記E2が零(Zero)ではないという意味であることができ、これは、即ち前記第2目標速度及び前記第2実際速度が同一でないという意味であることができる。この場合、前記モータ180の速度を増加したにもかかわらず、前記モータ180は増加した目標速度に及ばない速度で駆動されていることを意味することができる。その理由は、実際速度が目標速度を超えることができないためである。従って、このような場合、それ以上の目標速度の増加は意味がないだけでなく、電力を消費する結果をまねくため、前記第2目標速度以前に設定された前記第1目標速度で駆動するようにすることができる。即ち、前記第2目標速度を目標速度に設定しても実際速度が前記第2目標速度でなく、これより遅い速度の前記第1目標速度であれば、前記モータ180の出力に対して電力だけ消費する過度な目標速度を設定する必要がないため、目標速度が増加する前である前記第1目標速度で前記モータ180を駆動させることで目標速度と実際速度を一致させるためである。
これと同じ意味で、前記速度制御部160は前記E1及び前記E2が互いに同一である場合には、前記第2目標速度を出力するように制御し、前記E1及び前記E2が互いに異なる場合には、前記第1目標速度を出力するように制御することができる。
図2は本発明の他の実施形態によるモータ速度制御装置200のブロック図である。前記図1で説明した部分と重複する部分に対する説明は省略する。
図2を参照すると、本発明の他の実施形態によるモータ速度制御装置200は、前記速度比較部及び前記速度制御部260に連結され、前記E1及び前記E2が互いに異なる場合に限って、前記目標速度外部設定部210で設定された目標速度と異なる新しい目標速度である第3目標速度を設定する目標速度内部設定部290をさらに含み、前記速度制御部260は前記目標速度外部設定部210または前記目標速度内部設定部290から選択される何れか一つによって前記モータ280の速度を制御することができる。
前記目標速度内部設定部290は、前記E1及び前記E2が互いに異なる場合に限って動作するものであり、これは、前記第2実際速度が前記第2目標速度に及ばない場合を意味するため、前記第1目標速度より増加し、前記第2目標速度より減少した前記第3目標速度を新たに設定することで、前記モータ280が出力する実際速度を増加させる機会をさらに提供することができる。従って、前記第3目標速度は前記第1目標速度より速く、前記第2目標速度より遅いことができる。
この場合、前記エラー保存部250は前記目標速度内部設定部290による第3次の目標速度の設定時の前記第3目標速度とこれによる第3実際速度との差(E3)を保存することができる。
前記図1で説明したものと同じ理由で、この場合、前記目標速度内部設定部290は、前記E2及び前記E3が互いに同一である場合には、前記第3目標速度を最終目標速度に設定し、前記E2及び前記E3が互いに異なる場合には、前記第2目標速度を最終目標速度に設定することができる。
この場合、前記速度制御部260は、前記E2及び前記E3が互いに同一である場合には、前記第3目標速度を出力するように制御し、前記E2及び前記E3が互いに異なる場合には、前記第2目標速度を出力するように制御することができる。
図3は本発明の一実施形態によるモータ速度制御方法のフローチャートである。
図3を参照すると、本発明の実施形態によるモータ速度制御方法は、第1次の目標速度が設定される段階(S10)と、第1目標速度とこれと同じ速度である第1実際速度との差(E1)が検出される段階(S20)と、第2次の目標速度が設定される段階(S30)と、第2目標速度とこれによる第2実際速度との差(E2)が検出される段階(S40)と、前記E1とE2が同一であるかを判断する段階(S50)と、を含むことができる。
前記第1目標速度及びこれによる前記第1実際速度は同一であるため、前記E1は零(Zero)であり、前記第2目標速度及びこれによる前記第2実際速度は互いに同一または異なることができるため、前記E2は零であるか零でないことができる。この場合、前記E2が零である場合には、設定された前記第2目標速度と同じ速度で前記第2実際速度が正常に出力されている状態であるため、前記第2目標速度が最終目標速度に設定されることができる。従って、前記判断する段階(S50)の後、前記E1及び前記E2が互いに同一である場合には、前記第2目標速度が最終目標速度に設定される段階(S70)と、モータが前記第2目標速度を出力する段階と、をさらに含むことができる。
しかし、前記E2が零でない場合には、前記第2目標速度に及ばない速度を前記第2実際速度が出力する場合であると判断することができる。実際速度は目標速度を超えることができないためである。従って、前記判断する段階(S50)の後、前記E1及び前記E2が互いに異なる場合には、前記第1目標速度が最終目標速度に設定される段階(S60)と、モータが前記第1目標速度を出力する段階と、をさらに含むことができる。
また、前記判断する段階(S50)の後、前記E1及び前記E2が互いに異なる場合に限って、第3次の目標速度が設定される段階と、前記第3目標速度とこれによる第3実際速度との差(E3)が検出される段階と、をさらに含み、前記第3目標速度は前記第1目標速度より速く、前記第2目標速度より遅いことができる。
前記E1及び前記Eが互いに異なるということは、前記第2実際速度が前記第2目標速度に及ばないことを意味するため、前記第1目標速度より増加し、前記第2目標速度より減少した前記第3目標速度を新たに設定することで実際速度を増加させる機会をさらに提供することができる。従って、前記第3目標速度は前記第1目標速度より速く、前記第2目標速度より遅いことができる。
この場合、前記第3目標速度が設定される段階の後、前記E2及び前記E3が互いに同一である場合には、前記第3目標速度が最終目標速度に設定される段階と、モータが前記第3目標速度を出力する段階と、をさらに含むことができる。
また、前記第3目標速度が設定される段階の後、前記E2及び前記E3が互いに異なる場合には、前記第2目標速度が最終目標速度に設定される段階と、モータが前記第2目標速度を出力する段階と、をさらに含むことができる。
以上、代表的な実施例を参照して本発明に対して詳細に説明したが、本発明に属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、上述の実施例に対して本発明の範囲を外れない限度内で多様な変形が可能であることを理解するのであろう。
従って、本発明の権利範囲は上述の実施例に限定されてはならず、後述する特許請求の範囲だけではなくこの特許請求の範囲と均等なものによって決められるべきである。
100、200 モータ速度制御装置
110、210 目標速度外部設定部
120、220 速度比較部
130、230 速度保存部
140、240 エラー検出部
150、250 エラー保存部
160、260 速度制御部
170、270 速度測定部
180、280 モータ
290 目標速度内部設定部
110、210 目標速度外部設定部
120、220 速度比較部
130、230 速度保存部
140、240 エラー検出部
150、250 エラー保存部
160、260 速度制御部
170、270 速度測定部
180、280 モータ
290 目標速度内部設定部
Claims (16)
- モータと、
前記モータに対して目標速度を設定する目標速度外部設定部と、
前記目標速度と前記モータの実際速度とを比較する速度比較部と、
前記目標速度と前記実際速度との差を検出するエラー検出部と、
前記速度比較部に連結され、前記目標速度及び前記実際速度を保存する速度保存部と、
前記エラー検出部に連結され、前記目標速度と前記実際速度との差を保存するエラー保存部と、
を含む、モータ速度制御装置。 - 前記モータに連結され、前記実際速度を測定し、これを前記速度比較部に入力する速度測定部と、
前記目標速度外部設定部によって設定された目標速度により前記モータの速度を制御する速度制御部と、
をさらに含む、請求項1に記載のモータ速度制御装置。 - 前記エラー保存部は、
前記目標速度外部設定部によって最初に設定される第1次の目標速度の設定時の第1目標速度とこれと同じ速度である第1実際速度との差(E1)を保存し、
前記目標速度外部設定部によって前記第1次の目標速度より増加するように設定される第2次の目標速度の設定時の第2目標速度とこれによる第2実際速度との差(E2)を保存する、請求項1に記載のモータ速度制御装置。 - 前記目標速度外部設定部は、
前記E1及び前記E2が互いに同一である場合には、前記第2目標速度を最終目標速度に設定し、
前記E1及び前記E2が互いに異なる場合には、前記第1目標速度を最終目標速度に設定する、請求項3に記載のモータ速度制御装置。 - 前記速度制御部は、
前記E1及び前記E2が互いに同一である場合には、前記第2目標速度を出力するように制御し、
前記E1及び前記E2が互いに異なる場合には、前記第1目標速度を出力するように制御する、請求項3に記載のモータ速度制御装置。 - 前記速度比較部及び前記速度制御部に連結され、前記E1及び前記E2が互いに異なる場合に限って、前記目標速度外部設定部で設定された目標速度と異なる新しい目標速度である第3目標速度を設定する目標速度内部設定部をさらに含み、
前記速度制御部は、
前記目標速度外部設定部または前記目標速度内部設定部から選択される何れか一つによって前記モータの速度を制御する、請求項3に記載のモータ速度制御装置。 - 前記第3目標速度は、
前記第1目標速度より速く、前記第2目標速度より遅い、請求項6に記載のモータ速度制御装置。 - 前記エラー保存部は、
前記目標速度内部設定部による第3次の目標速度の設定時の前記第3目標速度とこれによる第3実際速度との差(E3)を保存する、請求項7に記載のモータ速度制御装置。 - 前記目標速度内部設定部は、
前記E2及び前記E3が互いに同一である場合には、前記第3目標速度を最終目標速度に設定し、
前記E2及び前記E3が互いに異なる場合には、前記第2目標速度を最終目標速度に設定する、請求項8に記載のモータ速度制御装置。 - 前記速度制御部は、
前記E2及び前記E3が互いに同一である場合には、前記第3目標速度を出力するように制御し、
前記E2及び前記E3が互いに異なる場合には、前記第2目標速度を出力するように制御する、請求項8に記載のモータ速度制御装置。 - 第1次の目標速度が設定される段階と、
第1目標速度とこれと同じ速度である第1実際速度との差(E1)が検出される段階と、
第2次の目標速度が設定される段階と、
第2目標速度とこれによる第2実際速度との差(E2)が検出される段階と、
前記E1とE2が同一であるかを判断する段階と、
を含む、モータ速度制御方法。 - 前記判断する段階の後、
前記E1及び前記E2が互いに同一である場合には、前記第2目標速度が最終目標速度に設定される段階と、
モータが前記第2目標速度を出力する段階と、
をさらに含む、請求項11に記載のモータ速度制御方法。 - 前記判断する段階の後、
前記E1及び前記E2が互いに異なる場合には、前記第1目標速度が最終目標速度に設定される段階と、
モータが前記第1目標速度を出力する段階と、
をさらに含む、請求項11に記載のモータ速度制御方法。 - 前記判断する段階の後、
前記E1及び前記E2が互いに異なる場合に限って、第3次の目標速度が設定される段階と、
前記第3目標速度とこれによる第3実際速度との差(E3)が検出される段階と、をさらに含み、
前記第3目標速度は、
前記第1目標速度より速く、前記第2目標速度より遅い、請求項11に記載のモータ速度制御方法。 - 前記第3目標速度が設定される段階の後、
前記E2及び前記E3が互いに同一である場合には、前記第3目標速度が最終目標速度に設定される段階と、
モータが前記第3目標速度を出力する段階と、
をさらに含む、請求項14に記載のモータ速度制御方法。 - 前記第3目標速度が設定される段階の後、
前記E2及び前記E3が互いに異なる場合には、前記第2目標速度が最終目標速度に設定される段階と、
モータが前記第2目標速度を出力する段階と、
をさらに含む、請求項14に記載のモータ速度制御方法。
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