JP2014128081A - Control device, actuator system and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置、アクチュエータシステム、及び制御方法に関する。 The present invention relates to a control device, an actuator system, and a control method.
種々の作業の自動化に寄与する産業用ロボットは、一般的にアクチュエータを有する。このアクチュエータは、駆動源として、例えばステッピングモータを備える。ステッピングモータは、比較的安価であり、回転速度の低い領域ではトルクが大きいという性質を有する。したがって、この性質を活用することができる作業には、ステッピングモータを備えるアクチュエータが適している。一方、回転速度の高い領域では、強大な逆起電力(逆起電圧)に起因して、ステッピングモータのトルクが著しく低下する。 Industrial robots that contribute to automation of various tasks generally have actuators. This actuator includes, for example, a stepping motor as a drive source. Stepping motors are relatively inexpensive and have the property that torque is large in regions where the rotational speed is low. Therefore, an actuator having a stepping motor is suitable for work that can utilize this property. On the other hand, in the region where the rotational speed is high, the torque of the stepping motor is remarkably reduced due to a strong counter electromotive force (counter electromotive voltage).
近年、このトルクの低下を改善する技術が提案されている(例えば、特許文献1及び2を参照)。特許文献1に開示された制御装置は、ステッピングモータのモータ出力が所定の条件を満たす場合に弱め界磁電流制御を行うことで、ステッピングモータに生じる逆起電力の影響を緩和する。
In recent years, techniques for improving the reduction in torque have been proposed (see, for example,
しかしながら、特許文献1に開示された制御装置によるトルクの向上は限定的であり、所定の回転速度以上の状態では、トルクが低下する。
However, the improvement in torque by the control device disclosed in
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ステッピングモータのトルクを効率的に向上することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to efficiently improve the torque of a stepping motor.
上記目的を達成するために、本発明の第1の観点に係る制御装置は、
ステッピングモータの駆動中に、前記ステッピングモータを駆動するための駆動信号の電圧を変更するとともに、予め定められた上限値より大きな電流値を有する前記駆動信号を前記ステッピングモータに出力する駆動手段を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a control device according to the first aspect of the present invention provides:
Drive means for changing a voltage of a drive signal for driving the stepping motor during driving of the stepping motor and outputting the drive signal having a current value larger than a predetermined upper limit value to the stepping motor is provided. It is characterized by that.
前記駆動手段により前記駆動信号が出力されている間に前記ステッピングモータの過負荷状態を検出する過負荷検出手段を備えるようにしてもよい。 You may make it provide the overload detection means which detects the overload state of the said stepping motor while the said drive signal is output by the said drive means.
前記過負荷検出手段は、前記ステッピングモータの温度の推定値を算出し、前記温度の推定値が所定の閾値を超える場合に、前記ステッピングモータが過負荷状態であると判定するようにしてもよい。 The overload detection means may calculate an estimated value of the temperature of the stepping motor, and determine that the stepping motor is in an overload state when the estimated value of temperature exceeds a predetermined threshold value. .
前記過負荷検出手段は、前記駆動信号の電流値に基づいて、前記ステッピングモータの温度の推定値を算出するようにしてもよい。 The overload detection means may calculate an estimated value of the temperature of the stepping motor based on the current value of the drive signal.
前記駆動手段は、前記ステッピングモータの回転軸の回転速度、及び、回転速度の目標値の何れかに応じた電圧値を有する駆動信号を出力するようにしてもよい。 The drive means may output a drive signal having a voltage value corresponding to any one of a rotation speed of the rotation shaft of the stepping motor and a target value of the rotation speed.
前記ステッピングモータの回転軸の目標回転角を出力する回転角出力手段と、
前記回転軸の回転角を検出する回転角検出手段と、
前記目標回転角と前記回転角との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差に基づいて、前記回転軸の目標回転速度を算出する速度算出手段と、
を備え、
前記駆動手段は、少なくとも前記目標回転速度に応じた電流と、前記回転軸の回転状態に応じた電圧とから規定される駆動信号を、前記ステッピングモータに出力するようにしてもよい。
Rotation angle output means for outputting a target rotation angle of the rotation shaft of the stepping motor;
Rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the rotation shaft;
Deviation calculating means for calculating a deviation between the target rotation angle and the rotation angle;
Speed calculating means for calculating a target rotational speed of the rotary shaft based on the deviation;
With
The drive unit may output a drive signal defined by at least a current corresponding to the target rotation speed and a voltage corresponding to a rotation state of the rotation shaft to the stepping motor.
前記駆動手段は、前記ステッピングモータの回転軸の目標回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。 The drive unit may output a drive signal having a voltage corresponding to a target rotation speed of the rotation shaft of the stepping motor.
前記回転軸の回転速度を検出する速度検出手段を備え、
前記駆動手段は、前記回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。
Comprising a speed detecting means for detecting the rotational speed of the rotary shaft;
The driving unit may output a driving signal having a voltage corresponding to the rotation speed.
前記駆動手段は、前記ステッピングモータの回転軸の目標回転角に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。 The drive unit may output a drive signal having a voltage corresponding to a target rotation angle of the rotation shaft of the stepping motor.
前記駆動手段は、前記偏差に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。 The driving means may output a driving signal having a voltage corresponding to the deviation.
前記駆動手段は、前記駆動信号の電圧を、所定の条件に基づく電圧値に変更するようにしてもよい。 The drive means may change the voltage of the drive signal to a voltage value based on a predetermined condition.
前記駆動手段は、前記駆動信号の電圧を、前記回転軸の回転状態に応じてあらかじめ設定された電圧に変更するようにしてもよい。 The drive means may change the voltage of the drive signal to a voltage set in advance according to the rotation state of the rotary shaft.
前記駆動手段は、前記駆動信号の電圧を複数の異なる電圧に変更するようにしてもよい。 The drive unit may change the voltage of the drive signal to a plurality of different voltages.
前記回転軸の回転速度と前記目標回転速度との偏差が、前記ステッピングモータの最大応答周波数領域を超える領域を示す値であるかを判別する判別手段と、
前記判別手段によって、前記偏差が前記領域を示す値であると判別された場合に、前記駆動信号の界磁電流を弱める制御を行う界磁電流制御手段と、
を備えるようにしてもよい。
A discriminating means for discriminating whether a deviation between the rotational speed of the rotary shaft and the target rotational speed is a value indicating a region exceeding a maximum response frequency region of the stepping motor;
Field current control means for performing control to weaken the field current of the drive signal when the determination means determines that the deviation is a value indicating the region;
You may make it provide.
前記駆動手段は、昇圧回路を備え、前記昇圧回路を制御することにより前記駆動信号の電圧を変更するようにしてもよい。 The driving unit may include a booster circuit, and the voltage of the drive signal may be changed by controlling the booster circuit.
上記目的を達成するために、本発明の第2の観点に係るアクチュエータシステムは、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータを制御する請求項1乃至15の何れか1項に記載の制御装置と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an actuator system according to a second aspect of the present invention provides:
A stepping motor,
The control device according to any one of
It is characterized by providing.
上記目的を達成するために、本発明の第3の観点に係る制御方法は、
ステッピングモータの駆動中に、前記ステッピングモータを駆動するための駆動信号の電圧を変更するとともに、予め定められた上限値より大きな電流値を有する前記駆動信号を前記ステッピングモータに出力する駆動ステップを含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a control method according to a third aspect of the present invention includes:
A driving step of changing a voltage of a driving signal for driving the stepping motor during driving of the stepping motor and outputting the driving signal having a current value larger than a predetermined upper limit value to the stepping motor; It is characterized by that.
前記駆動ステップにおいて前記駆動信号が出力されている間に前記ステッピングモータの過負荷状態を検出する過負荷検出ステップを含むようにしてもよい。 In the driving step, an overload detection step of detecting an overload state of the stepping motor while the drive signal is output may be included.
前記過負荷検出ステップでは、前記ステッピングモータの温度の推定値を算出し、前記温度の推定値が所定の閾値を超える場合に、前記ステッピングモータが過負荷状態であると判定するようにしてもよい。 In the overload detection step, an estimated value of the temperature of the stepping motor may be calculated, and when the estimated value of the temperature exceeds a predetermined threshold value, it may be determined that the stepping motor is in an overload state. .
前記過負荷検出ステップでは、前記駆動信号の電流値に基づいて、前記ステッピングモータの温度の推定値を算出するようにしてもよい。 In the overload detection step, an estimated value of the temperature of the stepping motor may be calculated based on the current value of the drive signal.
前記駆動ステップでは、前記ステッピングモータの回転軸の回転速度、及び、回転速度の目標値の何れかに応じた電圧値を有する駆動信号を出力するようにしてもよい。 In the driving step, a driving signal having a voltage value corresponding to either the rotation speed of the rotation shaft of the stepping motor or a target value of the rotation speed may be output.
前記ステッピングモータの回転軸の目標回転角を出力する回転角出力ステップと、
前記回転軸の回転角を検出する回転角検出ステップと、
前記目標回転角と前記回転角との偏差を算出する偏差算出ステップと、
前記偏差に基づいて、前記回転軸の目標回転速度を算出する速度算出ステップと、
を含み、
前記駆動ステップでは、少なくとも前記目標回転速度に応じた電流と、前記回転軸の回転状態に応じた電圧とから規定される駆動信号を、前記ステッピングモータに出力するようにしてもよい。
A rotation angle output step of outputting a target rotation angle of the rotation shaft of the stepping motor;
A rotation angle detection step of detecting a rotation angle of the rotation shaft;
A deviation calculating step of calculating a deviation between the target rotation angle and the rotation angle;
A speed calculating step for calculating a target rotational speed of the rotating shaft based on the deviation;
Including
In the driving step, a driving signal defined by at least a current corresponding to the target rotation speed and a voltage corresponding to the rotation state of the rotating shaft may be output to the stepping motor.
前記駆動ステップでは、前記ステッピングモータの回転軸の目標回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。 In the driving step, a driving signal having a voltage corresponding to a target rotation speed of the rotation shaft of the stepping motor may be output.
前記回転軸の回転速度を検出する速度検出ステップを含み、
前記駆動ステップでは、前記回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。
A speed detecting step for detecting a rotational speed of the rotary shaft;
In the driving step, a driving signal having a voltage corresponding to the rotation speed may be output.
前記駆動ステップでは、前記ステッピングモータの回転軸の目標回転角に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。 In the driving step, a driving signal having a voltage corresponding to a target rotation angle of the rotation shaft of the stepping motor may be output.
前記駆動ステップでは、前記偏差に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。 In the driving step, a driving signal having a voltage corresponding to the deviation may be output.
前記駆動ステップでは、前記駆動信号の電圧を、所定の条件に基づく電圧値に変更するようにしてもよい。 In the driving step, the voltage of the driving signal may be changed to a voltage value based on a predetermined condition.
前記駆動ステップでは、前記駆動信号の電圧を、前記回転軸の回転状態に応じてあらかじめ設定された電圧に変更するようにしてもよい。 In the driving step, the voltage of the driving signal may be changed to a voltage set in advance according to the rotation state of the rotating shaft.
前記駆動ステップでは、前記駆動信号の電圧を複数の異なる電圧に変更するようにしてもよい。 In the driving step, the voltage of the driving signal may be changed to a plurality of different voltages.
前記回転軸の回転速度と前記目標回転速度との偏差が、前記ステッピングモータの最大応答周波数領域を超える領域を示す値であるかを判別する判別ステップと、
前記判別ステップにおいて前記偏差が前記領域を示す値であると判別された場合に、前記駆動信号の界磁電流を弱める制御を行う界磁電流制御ステップと、
を含むようにしてもよい。
A determination step of determining whether a deviation between a rotation speed of the rotation shaft and the target rotation speed is a value indicating a region exceeding a maximum response frequency region of the stepping motor;
A field current control step for performing control to weaken a field current of the drive signal when the deviation is determined to be a value indicating the region in the determination step;
May be included.
前記駆動ステップでは、昇圧回路を制御することにより前記駆動信号の電圧を変更するようにしてもよい。 In the driving step, the voltage of the driving signal may be changed by controlling a booster circuit.
本発明によれば、ステッピングモータのトルクを効率的に向上することができる。 According to the present invention, the torque of the stepping motor can be improved efficiently.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、実施形態に係るアクチュエータシステム10の概観を示す。図1に示されるように、アクチュエータシステム10は、制御装置20、リニアアクチュエータ30、モータケーブル41、及びエンコーダケーブル42を備える。
FIG. 1 shows an overview of an actuator system 10 according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the actuator system 10 includes a
リニアアクチュエータ30は、ハウジング31、ステッピングモータ32、ボールねじ33、スライダ34、及びエンコーダ35を備える。
The
ハウジング31は、内部の各部材を保護する中空の部材である。ハウジング31の内部には、ステッピングモータ32、ボールねじ33、及びエンコーダ35が収容される。
The
ステッピングモータ32の回転軸は、ボールねじ33に連結されている。ステッピングモータ32は、モータケーブル41を介して制御装置20から入力されたパルス電力に応じて、ボールねじ33を回転させる。これにより、スライダ34がX軸方向に移動する。スライダ34の位置は、ステッピングモータ32の回転角と比例する。例えば、スライダ34が、図1に示されるようにステッピングモータ32に最も近い位置にある場合、回転角は0°である。この状態からステッピングモータが回転することにより回転角が720°となった場合、スライダ34は+X軸方向に例えば2cmだけ移動する。
The rotation shaft of the stepping
エンコーダ35は、例えば磁気式のロータリーエンコーダである。エンコーダ35は、ステッピングモータ32の回転角及び回転速度を検出する。また、エンコーダ35は、回転角及び回転速度の検出値を示す信号を、エンコーダケーブル42を介して制御装置20へ出力する。なお、エンコーダ35は磁気式に限られず、光学式その他の方式のエンコーダであってもよい。
The
制御装置20は、ステッピングモータ32にパルス電力を供給することにより、ステッピングモータ32を所定の回転角まで回転させる。また、制御装置20は、ステッピングモータ32の回転角及び回転速度の検出値を、エンコーダケーブル42を介してエンコーダ35から取得する。
The
続いて、制御装置20の機能について、図2を用いて説明する。図2は、アクチュエータシステム10の機能の構成を示す。図2に示されるように、制御装置20は、演算部21、昇圧回路22、電流制御器23、24、PWMインバータ25、及び電流検出器26、27を備える。
Next, functions of the
演算部21は、例えばCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)及び記憶装置等を資源としてプログラムを実行することにより、種々の処理を実行する。演算部21は、位置指令生成部211、第1減算器212、位置制御器213、第2減算器214、速度制御器215、弱め界磁補償器216、座標変換器217、昇圧指令処理部218、及び過負荷検出部219から構成される。
The
位置指令生成部211は、実行されるプログラムに従って、ステッピングモータ32の回転角の目標値θtを示す位置指令信号を生成する。また、位置指令生成部211は、生成された信号を第1減算器212へ出力する。なお、位置指令生成部211は、演算部21の外部から目標値θtを取得してもよい。例えば、位置指令生成部211は、ユーザが制御装置20に入力した値を取得してもよい。
The position
第1減算器212は、位置指令生成部211から出力された回転角の目標値θtと、エンコーダ35によって検出された回転角の検出値θとの偏差θdを算出する。第1減算器212は、この偏差θdを示す信号を、位置制御器213へ出力する。
The
位置制御器213は、第1減算器212から出力された偏差θdに基づいて、回転速度の目標値ωtを算出する。位置制御器213は、この目標値ωtを示す信号を、第2減算器214及び昇圧指令処理部218へ出力する。
The
第2減算器214は、位置制御器213から出力された回転速度の目標値ωtと、エンコーダ35によって検出された回転速度の検出値ωとの偏差ωdを算出する。第2減算器214は、この偏差ωdを示す信号を速度制御器215へ出力する。
The
速度制御器215は、第2減算器214から出力された偏差ωdに基づいて、ステッピングモータ32に供給されるパルス電流の目標値It、デューティ比及びパルス周期等の目標値を算出する。速度制御器215は、算出された目標値It等を示す信号を、弱め界磁補償器216へ出力する。この際、速度制御器215は、パルス電流の目標値Itがステッピングモータ32について予め定められた上限値(例えば定格電流)を超える場合であっても、上限値の所定倍(例えば1.5倍)以内であれば、そのパルス電流の目標値It等を示す信号を、弱め界磁補償器216へ出力する。また、速度制御器215は、パルス電流の目標値Itが上限値の所定倍を超える場合には、その上限値の所定倍の値をパルス電流の目標値Itとし、パルス電流の目標値It等を示す信号を、弱め界磁補償器216へ出力する。
The
弱め界磁補償器216は、速度制御器215から出力されたパルス電流の目標値Itに基づいて、回転座標系のd軸電流Id及びq軸電流Iqを算出する。また、弱め界磁補償器216は、このパルス電流の目標値Itと回転速度の検出値ωとに基づいて、モータ出力の目標値Ptを算出する。弱め界磁補償器216は、目標値Ptが所定の条件を満たす場合には、d軸電流Idを弱め界磁電流とすることにより、弱め界磁電流制御を実行する。そして、弱め界磁補償器216は、電流Id、Iqを示す信号を座標変換器217へ出力する。
The
ここで、弱め界磁電流制御について、図3を用いて説明する。図3上部は、横軸をトルクτ、縦軸を回転速度ωとして、トルクτと回転速度ωとの関係を示す特性図である。図中一点鎖線で示される特性Laは、弱め界磁電流制御を実行しない場合におけるステッピングモータ32の最大応答周波数領域を示す特性である。具体的には、特性Laは、2相(A相、B相)モータに定格電流を通電し、フルステップ駆動した場合の特性である。特性Laが示すように、回転速度の高い領域において、ステッピングモータ32のトルクは著しく低下する。
Here, field-weakening current control will be described with reference to FIG. The upper part of FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between torque τ and rotational speed ω, where the horizontal axis is torque τ and the vertical axis is rotational speed ω. A characteristic La indicated by a one-dot chain line in the figure is a characteristic indicating a maximum response frequency region of the stepping
弱め界磁補償器216は、弱め界磁補償出力領域をあらかじめ設定する。弱め界磁補償出力領域は、図3中の実線Lbよりも右側の領域であって、ハッチングが付された領域である。なお、実線Lbは、モータ出力が一定となる反比例曲線を用いて規定される。弱め界磁補償器216は、モータ出力の目標値Ptがこの弱め界磁補償出力領域内であれば、弱め界磁電流制御を実行する。一方、目標値Ptがこの弱め界磁補償出力領域外であれば、弱め界磁補償器216は、ステッピングモータ32を、元々備えている特性Laに従って駆動する。
The
具体的には、弱め界磁補償器216は、実線Lbを規定するモータ出力の定数Pmをあらかじめ求める。定数Pmは、Pm=K×ωs×Iの式からあらかじめ算出される。ただし、Kはトルク定数(Nm/A)を、ωsは境界回転速度(rad/sec)を、Iは定格電流(A)を、それぞれ表す。K、ωs及びIはステッピングモータ32が固有に備える値である。また、弱め界磁補償器216は、モータ出力の目標値Ptを、Pt=K×ω×Itの式から算出する。目標値Ptが定数Pmを超える場合、弱め界磁補償器216は弱め界磁電流制御を実行する。一方、目標値Ptが定数Pm以下である場合、弱め界磁補償器216は弱め界磁電流制御を実行しない。
Specifically, the
弱め界磁電流制御を実行する場合、弱め界磁補償器216は、φ=cos−1(Pm/Pt)の式から位相φを算出する。また、弱め界磁補償器216は、Id=It×sinφの式に基づいて、d軸電流Idを算出する。また、弱め界磁補償器216は、Iq=It×cosφの式に基づいて、q軸電流Iqを算出する。
When the field weakening current control is executed, the
ここで、理解を容易にするために、具体例を挙げて説明する。例えば、モータ出力の目標値Ptが図3中の点Pbに示される場合、点Pbが弱め界磁補償出力領域内であるため、弱め界磁補償器216は弱め界磁電流制御を実行する。この場合の電流It、Id、Iqの関係は、図3下部に示される。ここで、d軸電流Idがいわゆる弱め界磁電流である。電流Idは、図3下部に示されるように負の値であるため、逆起電力の影響を打ち消す方向に作用する。
Here, in order to facilitate understanding, a specific example will be described. For example, when the target value Pt of the motor output is indicated by a point Pb in FIG. 3, since the point Pb is in the field weakening compensation output region, the
図2に戻り、座標変換器217は、弱め界磁補償器216から出力された回転座標系の電流Id、Iqを、静止座標系の電流Iα、Iβに変換する。この変換の具体例は、図4に示される。そして、座標変換器217は、この電流Iα、Iβそれぞれを示す信号を電流制御器23、24に出力する。
Returning to FIG. 2, the coordinate
昇圧指令処理部218は、位置制御器213から出力された回転速度の目標値ωtに基づいて、ステッピングモータ32に印加されるモータ電源電圧を昇圧するか否かを判定する。また、昇圧指令処理部218は、昇圧する場合には、昇圧後のモータ電源電圧(以下、昇圧電圧という)の電圧値を判定する。この実施形態では、昇圧指令処理部218は、回転速度の目標値ωtが大きいほど、昇圧電圧を高く設定し、且つ、ステッピングモータ32に上限値の所定倍の電流を供給することができるように、昇圧電圧を設定する。そして、昇圧指令処理部218は、これらの判定の結果を示す信号を昇圧回路22へ出力する。
The boost
昇圧回路22は、制御装置20の外部から印加される制御装置電源電圧を昇圧して、ステッピングモータ32のモータ電源電圧とする回路である。制御装置電源電圧は、例えば直流の24Vである。昇圧回路22は、モータ電源電圧をPWMインバータ25に印加する。この昇圧回路22について、図5を用いて説明する。
The
図5は、昇圧回路22の概要を示す回路図である。図5に示されるように、昇圧回路22は、DC/DCコントローラ221、コイルL1、ダイオードD1、トランジスタT1、抵抗R1、R5、R6、昇圧電圧調整部222、及びコンデンサC1から構成される。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an outline of the
DC/DCコントローラ221、コイルL1、ダイオードD1、トランジスタT1、抵抗R1、R5、R6、及びコンデンサC1は、電圧を昇圧する回路として基本的な回路を構成する。具体的には、DC/DCコントローラ221が出力ポートP2からトランジスタT1に印加するゲート電圧をオンにした場合、コイルL1にエネルギーが蓄積する。また、トランジスタT1に印加されるゲート電圧がオフになった場合、コイルL1に蓄積したエネルギーがモータ電源電圧の成分として解放される。DC/DCコントローラ221は、ゲート電圧のオン/オフを反復することにより、モータ電源電圧を、制御装置電源電圧よりも高い電圧値に昇圧する。
The DC /
DC/DCコントローラ221は、昇圧指令処理部218から入力ポートP1に入力される信号CPU1に従って、昇圧するか否かを選択する。例えば、入力ポートP1に印加される電圧がオンの場合、DC/DCコントローラ221はゲート電圧のオン/オフを反復することにより、モータ電源電圧を昇圧する。一方、入力ポートP1に印加される電圧がオフの場合、DC/DCコントローラ221はモータ電源電圧を昇圧しない。この場合、モータ電源電圧は、制御装置電源電圧と等しく、24Vとなる。
The DC /
また、モータ電源電圧が昇圧される場合に、DC/DCコントローラ221は、ゲート電圧のオン/オフのタイミングを調整することにより、入力ポートP3を介して取得する点Paの電圧を一定に保つ。これにより、昇圧電圧は所定の電圧値に維持される。
Further, when the motor power supply voltage is boosted, the DC /
昇圧電圧調整部222は、抵抗R2〜R4及びトランジスタT2〜T4から構成される。昇圧電圧調整部222は、昇圧指令処理部218から出力される信号CPU2〜CPU4に応じて、抵抗R2〜R4それぞれを導通させる。例えば、信号CPU2〜CPU4それぞれがオン、オン、及びオフである場合は、抵抗R2、R3を導通させ、抵抗R4は導通させない。これにより、昇圧電圧と点Paの電圧との比は、抵抗R2〜R4の抵抗値及び信号CPU2〜CPU4のオン/オフに応じて変化する。ここで、点Paの電圧が一定であるため、昇圧電圧は、変更された比に応じた電圧値になる。具体的には、昇圧電圧調整部222は、信号CPU2〜CPU4に応じて、8通りにモータ電源電圧を昇圧する。なお、昇圧電圧の値は、抵抗R2〜R4、R5、及びR6それぞれの抵抗値を変更することにより、任意に設定可能である。
The boost
図2に戻り、電流制御器23は、PWMインバータ25に制御信号を出力することにより、PWMインバータ25から出力されるA相信号の電流量を電流Iαとする。また、電流制御器23は、電流検出器26から電流量の検出値を取得することにより、PWMインバータ25から出力される電流量を安定させる。なお、この実施形態では、定格電流以上の電流をステッピングモータ32に供給可能とするために、電流検出器26の抵抗値は、定格電流を上限とする場合よりも小さくなっている。
Returning to FIG. 2, the
電流制御器24は、電流制御器23と同様に、電流検出器27から電流量の検出値を取得することにより、PWMインバータ25から出力されるB相信号の電流量を電流Iβに保つ。なお、この実施形態では、定格電流以上の電流をステッピングモータ32に供給可能とするために、電流検出器26と同様、電流検出器27の抵抗値は、定格電流を上限とする場合よりも小さくなっている。
Similarly to the
PWMインバータ25は、ステッピングモータを駆動するための駆動信号として、A相及びB相のパルス信号をステッピングモータ32へ出力する。A相及びB相それぞれのパルス信号の電流量は、電流制御器23、24によって、電流Iα、Iβに保たれる。また、A相及びB相のパルス信号の電圧は、昇圧回路22から供給されるモータ電源電圧である。
The
過負荷検出部219は、電流検出器26及び電流検出器27から電流量の検出値を取得することにより、ステッピングモータ32の過負荷状態を検出する。
The
以上の構成要素が協働することにより、制御装置20はステッピングモータ32を回転させる。続いて、制御装置20が実行する処理について、図6を用いて説明する。
The
まず、位置指令生成部211は、回転角の目標値θtを示す位置指令を生成する(ステップS101)。次に、第1減算器212は、回転角の目標値θtと検出値θとの偏差θdを算出する(ステップS102)。位置制御器213は、偏差θdに基づいて、回転速度の目標値ωtを算出する(ステップS103)。第2減算器214は、回転速度の目標値ωtと検出値ωとの偏差ωdを算出する(ステップS104)。速度制御器215は、回転速度の偏差ωdに基づいて、パルス電流の目標値It等を算出する(ステップS105)。
First, the position
続いて、弱め界磁補償器216及び座標変換器217は、電流制御処理を実行する(ステップS106)。この電流制御処理について、図7を用いて説明する。
Subsequently, the
まず、弱め界磁補償器216は、パルス電流の目標値It及び回転速度の検出値ωを取得する(ステップS111)。
First, the
次に、弱め界磁補償器216は、パルス電流の目標値It及び検出値ωに基づいて、モータ出力の目標値Ptを算出する(ステップS112)。
Next, the
弱め界磁補償器216は、算出された目標値Ptと、あらかじめ設定された定数Pmとを比較することにより、目標値Ptが弱め界磁補償出力領域内にあるか否かを判定する(ステップS113)。
The
目標値Ptが弱め界磁補償出力領域内であると判定された場合(ステップS113;Yes)、弱め界磁補償器216は、弱め界磁電流制御を実行する。具体的には、弱め界磁補償器216は、弱め界磁電流の成分を含む電流Id、Iqを算出する。(ステップS114)。
When it is determined that the target value Pt is within the field weakening compensation output region (step S113; Yes), the
一方、目標値Ptが弱め界磁補償出力領域内であると判定されない場合(ステップS113;No)、弱め界磁補償器216は、弱め界磁電流の成分を含まない電流Id、Iqを算出する(ステップS115)。具体的には、弱め界磁補償器216は、電流Idをゼロとし、電流Iqを電流Itと等しい電流量とする。
On the other hand, when it is not determined that the target value Pt is within the field weakening compensation output region (step S113; No), the
その後、座標変換器217は、回転座標系の電流Id、Iqを静止座標系の電流Iα、Iβへ座標変換する(ステップS116)。
Thereafter, the coordinate
図6に戻り、ステップS106の電流制御処理に続いて、昇圧指令処理部218及び昇圧回路22は、昇圧処理を実行する(ステップS107)。この昇圧処理について、図8を用いて説明する。
Returning to FIG. 6, following the current control process in step S106, the boost
まず、昇圧指令処理部218は、位置制御器213から回転速度の目標値ωtを取得する(ステップS121)。
First, the boost
次に、昇圧指令処理部218は、回転速度の目標値ωtが所定の閾値以上か否かを判定する(ステップS122)。所定の閾値は、例えば400rpmである。
Next, the boost
目標値ωtが所定の閾値以上であると判定された場合(ステップS122;Yes)、昇圧指令処理部218は、信号CPU1の電圧をオンに設定する(ステップS123)。
When it is determined that the target value ωt is equal to or greater than the predetermined threshold (step S122; Yes), the boost
また、昇圧指令処理部218は、目標値ωtに対応する昇圧電圧を算出する(ステップS124)。具体的には、昇圧指令処理部218は、図9に示されるように、回転速度の定格の範囲のうち所定の閾値以上の範囲を複数の領域に分割する。回転速度の定格の範囲は、例えば0〜1500rpmである。そして、昇圧指令処理部218は、目標値ωtが含まれる領域に対応する所定の昇圧電圧を算出する。例えば、目標値ωtが1000〜1500rpmの領域内にある場合、昇圧指令処理部218は、昇圧電圧を41Vと算出する。また、目標値ωtが1500〜2000rpmの領域内にある場合、昇圧指令処理部218は、昇圧電圧を58Vと算出する。なお、昇圧指令処理部218は、図9に示されるように、回転速度の領域を等分割するとともに昇圧電圧を等間隔に設定したが、分割される領域及び昇圧電圧を任意に設定してもよい。
Further, the boost
その後、昇圧指令処理部218は、算出された昇圧電圧に応じて、信号CPU2〜CPU4のオン/オフ電圧を設定する。これにより、昇圧回路22はモータ電源電圧を所定の電圧に昇圧する(ステップS125)。
Thereafter, the boost
ステップS122にて、目標値ωtが所定の閾値以上であると判定されない場合(ステップS122;No)、昇圧指令処理部218は、信号CPU1の電圧をオフに設定する(ステップS126)。この場合、昇圧回路22はモータ電源電圧を昇圧しない。
If it is not determined in step S122 that the target value ωt is equal to or greater than the predetermined threshold (step S122; No), the boost
図6に戻り、PWMインバータ25は、駆動信号を出力することにより、ステッピングモータ32を駆動する(ステップS108)。
Returning to FIG. 6, the
過負荷検出部219は、電流検出器26及び電流検出器27から電流量の検出値を取得することにより、ステッピングモータ32の過負荷状態を検出する(ステップS109)。この過負荷状態の検出処理は、過負荷検出部219が、電流検出器26及び電流検出器27から電流量の検出値を取得する毎に行われる。以下、過負荷状態の検出処理について、図10を用いて説明する。
The
まず、過負荷検出部219は、電流検出器26及び電流検出器27から電流量の検出値を取得する(ステップS131)。
First, the
次に、過負荷検出部219は、ステッピングモータ32の温度の推定値を算出する(ステップS132)。ここで、一定の電流がステッピングモータ32に供給されたと仮定した場合、ステッピングモータ32の温度の推移は、図11に示されるように、一次遅れモデルに近似することができる。実際には、ステッピングモータ32の電流は変化する。このため、過負荷検出部219は、離散時間計算を行う。例えば、今回の電流値の取得時の温度をTemp[k]、今回の電流量の検出値をI[k]、前回の電流値の取得時の温度をTemp[k−1]とすると、今回の電流値の取得時の温度はTemp[k]=at・Temp[k−1]+bt・I[k]^2により算出される。I[k]は、電流検出器26からのA相信号の電流量の検出値Iαと、電流検出器27からのB相信号の電流量の検出値Iβとを用いて、I[k]=√(Iα^2+Iβ^2)により算出される。atはオーバーロード零入力応答係数、btはオーバーロード零状態応答係数である。
Next, the
図10に戻り、過負荷検出部219は、算出したステッピングモータ32の温度の推定値があらかじめ定められた閾値を超えるか否かを判定する(ステップS133)。
Returning to FIG. 10, the
ステッピングモータ32の温度の推定値があらかじめ定められた閾値を超える場合(ステップS133;Yes)、過負荷検出部219は、ステッピングモータ32が過負荷状態であると判定する(ステップS134)。この場合、制御装置20では、例えば、座標変換器217が電流Iα、Iβそれぞれを示す信号を電流制御器23、24に出力することを停止することなどにより、ステッピングモータ32への電力供給を中止する。また、制御装置20は、図示しないLEDを点滅させたり、図示しないスピーカから音を出力することなどにより、警報を出力する。一方、ステッピングモータ32の温度の推定値があらかじめ定められた閾値を超えない場合(ステップS133;No)、一連の動作が終了する。
When the estimated value of the temperature of the stepping
以上説明したように、本実施形態では、速度制御器215は、パルス電流の目標値Itが上限値を超える場合であっても、上限値の所定倍(例えば1.5倍)以内であれば、そのパルス電流の目標値It等を示す信号を、弱め界磁補償器216へ出力する。また、昇圧指令処理部218は、回転速度の目標値ωtに応じて昇圧電圧を設定する際に、目標値ωtが大きいほど、昇圧電圧を高く設定し、且つ、ステッピングモータ32に上限値の所定倍の電流を供給することができるように、昇圧電圧を設定する。これにより、上限値を超える電流をステッピングモータ32に供給することが可能となり、更には、ステッピングモータ32の回転速度が高速である場合でもトルクの低下を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the
図12は、回転速度とトルクとの関係を示す図である。図12に示すように、制御装置によって制御されるステッピングモータに対する供給電流の上限値が1.2A、モータ電源電圧が24Vの場合、制御装置によって制御されるステッピングモータに対する供給電流の上限値が1.8A、モータ電源電圧が41Vの場合、制御装置によって制御されるステッピングモータに対する供給電流の上限値が1.8A、モータ電源電圧が58Vの場合は、それぞれステッピングモータの回転速度が上昇するにしたがって、トルクが低下する。 FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the rotation speed and the torque. As shown in FIG. 12, when the upper limit value of the supply current for the stepping motor controlled by the control device is 1.2 A and the motor power supply voltage is 24 V, the upper limit value of the supply current for the stepping motor controlled by the control device is 1. .8A, when the motor power supply voltage is 41V, the upper limit value of the supply current to the stepping motor controlled by the control device is 1.8A, and when the motor power supply voltage is 58V, the rotation speed of the stepping motor increases respectively. , Torque decreases.
一方、本実施形態の制御装置20は、上限値が1.2Aのステッピングモータ32を用いるが、上限値の1.5倍まで、すなわち1.8Aを上限とする電流を供給することを許容し、且つ、図9に示すように、モータ電源電圧を回転速度が0〜1000rpmでは24V、1000〜1500rpmでは41V、1500rpm以上では58Vに昇圧することで、上限値の1.5倍までの電流を供給可能とする。これにより、図12の実施形態1の特性に示すように、回転速度が上昇しても、トルクの低下を抑制することができる。例えば、回転速度が1000〜1500rpmでは、制御装置によって制御されるステッピングモータに対する供給電流の上限値が1.2A、モータ電源電圧が24Vの場合、トルクの最大値は200〜300N/mであるが、本実施形態では、実施形態1の特性に示すように、供給電流の上限値を1.8A、モータ電源電圧を41Vとすることにより、トルクの最大値を400〜600N/mに上昇させることができる。また、回転速度が1500〜2000rpmでは、制御装置によって制御されるステッピングモータに対する供給電流の上限値が1.8A、モータ電源電圧が41Vの場合、トルクの最大値は300〜400N/mであるが、本実施形態では、実施形態1の特性に示すように、供給電流の上限値を1.8A、モータ電源電圧を58Vとすることにより、トルクの最大値を400〜600N/mに上昇させることができる。
On the other hand, the
なお、図12の実施形態1の特性では、回転速度が1000rpmと1500rpmのタイミングで昇圧を行うため、電流が大きく変化し、更にトルクが大きく変化するが、例えば、図13に示すように。回転速度が500〜1500rpmの間で、昇圧を行う回転速度のタイミングを多く設定し、各昇圧の際に増加させる電圧を小さく設定することで、図12の実施形態2の特性に示すように、トルクの変化を小さくすることができる。 In the characteristics of the first embodiment shown in FIG. 12, since the voltage is boosted at the timings of the rotation speeds of 1000 rpm and 1500 rpm, the current changes greatly and the torque further changes. For example, as shown in FIG. As shown in the characteristics of the second embodiment of FIG. 12, by setting many rotation speed timings for boosting between 500 to 1500 rpm and setting a small voltage to increase at each boost, The change in torque can be reduced.
更に、本実施形態では、ステッピングモータ32に上限値以上の電流を供給することに鑑み、過負荷検出部219は、ステッピングモータ32の温度の推定値を算出し、その推定値が閾値を超える場合には、ステッピングモータ32の過負荷状態を検出する。これにより、ステッピングモータ32の焼損等を防止することができる。
Furthermore, in the present embodiment, in consideration of supplying a current equal to or higher than the upper limit value to the stepping
以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、昇圧回路22の構成は、図5に限定されない。図14は、他の実施形態に係る昇圧回路22の概要を示す回路図である。図14に示されるように、昇圧回路22は、DC/DCコントローラ221、コイルL1、ダイオードD1、トランジスタT1、抵抗R1、R5、R6、及びコンデンサC1から構成される。これらの回路素子は、上記実施形態と同様に、昇圧回路として基本的な回路を構成する。DC/DCコントローラ221は、昇圧指令処理部218から入力ポートP1に入力される信号CPU1に従って、モータ電源電圧を昇圧するか否かを選択する。これにより、昇圧回路22は、回転速度に対応してモータ電源電圧を昇圧する。
Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the configuration of the
また、上記実施形態では、昇圧指令処理部218は、位置制御器213から出力された回転速度の目標値ωtに基づいて、ステッピングモータ32に印加されるモータ電源電圧を昇圧するか否かを判定した。しかし、図15に示すように、昇圧指令処理部218は、ステッピングモータ32の回転速度の検出値ωを、エンコーダ35から取得してもよい。この場合、昇圧指令処理部218は、検出値ωが所定の閾値以上であれば、昇圧すると判定し、更に、昇圧電圧を判定する。この際、上述と同様、昇圧指令処理部218は、検出値ωが大きいほど、昇圧電圧を高く設定し、且つ、ステッピングモータ32に上限値の所定倍の電流を供給することができるように、昇圧電圧を設定する。そして、昇圧指令処理部218は、これらの判定の結果を示す信号を昇圧回路22へ出力する。これにより、制御装置20は、実際の回転速度に応じてパルス電圧をステッピングモータ32に印加することができる。
In the above embodiment, the boost
なお、制御装置20は、ステッピングモータ32の回転速度の検出値ωをフィードバックする機構を有する。このフィードバック機構は、昇圧指令処理部218を備える演算部21がフィードバック制御を実行することにより実現されたが、これには限られない。例えば、制御装置20は、演算部21内の昇圧指令処理部218に代えて、演算部21の外部に設けられた、図示しないディスクリート回路から構成される昇圧指令処理回路を用いて、フィードバック制御を実行してもよい。この場合、演算部21にかかる処理負荷を抑えることができ、ひいては安価なCPU等から演算部21を構成することができる。
The
また、図16に示すように、昇圧指令処理部218は、回転角の目標値θtと検出値θとの偏差θdを、第1減算器212から取得してもよい。この偏差θdは、ステッピングモータ32の回転速度に対応する物理量である。この場合、昇圧指令処理部218は、偏差θdが所定の閾値以上であれば、昇圧すると判定し、更に、昇圧電圧を判定する。この際、昇圧指令処理部218は、偏差θdが大きいほど、昇圧電圧を高く設定し、且つ、ステッピングモータ32に定格電流の所定倍の電流を供給することができるように、昇圧電圧を設定する。そして、昇圧指令処理部218は、これらの判定の結果を示す信号を昇圧回路22へ出力する。これにより、制御装置20は、より高速に昇圧処理を実行することができる。
Further, as illustrated in FIG. 16, the boost
また、図17に示すように、演算部21内にダイナミクスモデル生成部220を設けてもよい。ダイナミクスモデル生成部220は、回転角の目標値θtを取得し、この目標値θtに基づいて、ステッピングモータ32、ボールねじ33及びスライダ34等を含む機械系のダイナミクスモデルを生成する。また、ダイナミクスモデル生成部220は、モデル化されたステッピングモータの回転速度ωmを算出する。ダイナミクスモデル生成部220は、この回転速度ωmを示す信号を昇圧指令処理部218へ出力する。なお、生成されるダイナミクスモデルは、ステッピングモータ32の回転速度のみがモデル化された簡略なモデルであってもよい。
As shown in FIG. 17, a dynamics
昇圧指令処理部218は、モデル化された回転速度ωmをダイナミクスモデル生成部220から取得する。昇圧指令処理部218は、この回転速度ωmが所定の閾値以上であれば、昇圧すると判定し、更に、昇圧電圧を判定する。この際、昇圧指令処理部218は、回転速度ωmが大きいほど、昇圧電圧を高く設定し、且つ、ステッピングモータ32に上限値の所定倍の電流を供給することができるように、昇圧電圧を設定する。そして、昇圧指令処理部218は、これらの判定の結果を示す信号を昇圧回路22へ出力する。これにより、制御装置20は、より効率的にモータ電源電圧を昇圧することができる。例えば、精確な予測モデルを生成した場合には、昇圧指令処理部218及び昇圧回路22は、ステッピングモータ32の回転速度を予測しながら適切な電圧に昇圧することができる。また、制御装置20又はリニアアクチュエータ30の使用履歴を取得してモデルを生成した場合には、経年劣化した装置に適した昇圧を実行することができる。
The boost
また、上記実施形態では、位置指令生成部211は、回転角の目標値θtを生成したが、回転角に代えて、X軸上におけるスライダ34の位置の目標値を生成してもよい。また、リニアアクチュエータ30は、エンコーダ35としてロータリーエンコーダを備えたが、スライダ34の位置を検出するリニアエンコーダを備えてもよい。
In the above embodiment, the position
また、上記実施形態では、昇圧電圧調整部222は、トランジスタT2〜T4を備えたが、4個以上のトランジスタを備えてもよい。すなわち、回転速度の定格の範囲のうち昇圧処理が実行される範囲の分割数を増やしてもよい。この場合、回転速度に対応して昇圧電圧をより滑らかに設定することができる。ひいては、より効率的な昇圧を実現することができる。
In the above embodiment, the boost
また、昇圧電圧調整部222は2個以下のトランジスタを備えてもよい。すなわち、回転速度の定格の範囲のうち昇圧処理が実行される範囲の分割数を減らしてもよい。この場合、昇圧電圧調整部222をより簡素な構成とすることができる。
Further, the boost
また、上記実施形態において、ステッピングモータ32はリニアアクチュエータ30の駆動源としたが、制御装置20は、他の装置が備えるステッピングモータにパルス電力を供給してもよい。
In the above-described embodiment, the stepping
また、上記実施形態において、速度制御器215は、回転速度の偏差ωdに基づいてパルス電流の目標値Itを算出したが、回転速度の目標値ωtのみに基づいてパルス電流の目標値Itを算出してもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態において、弱め界磁補償器216は、回転速度の検出値ωに基づいて、モータ出力の目標値Ptを算出したが、目標値ωtに基づいて算出してもよい。具体的には、弱め界磁補償器216は、Pt=K×ωt×Itの式に基づいて目標値Ptを算出してもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態において、弱め界磁補償出力領域は、モータ出力の定数Pmにより規定されたが、任意の領域としてもよい。また、弱め界磁補償出力領域は、図3に示されるように、ステッピングモータ32の最大応答周波数領域を超え、この最大応答周波数領域に重ならない領域としたが、これには限られない。例えば、弱め界磁補償出力領域を、最大応答周波数領域の一部に重複させるように設定することにより、弱め界磁電流制御を効率的に実行してもよい。
In the above-described embodiment, the field-weakening compensation output region is defined by the motor output constant Pm, but may be an arbitrary region. Further, as shown in FIG. 3, the field-weakening output region exceeds the maximum response frequency region of the stepping
また、制御装置20は、例えば角加速度も含めた回転状態に応じてモータ電源電圧を設定してもよい。
Moreover, the
また、上記実施形態において理解を容易にするため、昇圧指令処理部218は、昇圧電圧を算出した後に信号CPU2〜CPU4を設定したが、これには限られない。例えば、実施形態における昇圧指令処理部218は、回転速度の目標値ωtから信号CPU2〜CPU4のオン/オフを直接設定してもよい。この場合、昇圧電圧を算出する処理が省略されるため、より高速に昇圧電圧を調整することができる。
In addition, in order to facilitate understanding in the above embodiment, the boost
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。 Various embodiments and modifications can be made to the present invention without departing from the broad spirit and scope of the present invention. The above-described embodiments are for explaining the present invention, and do not limit the scope of the present invention.
10 アクチュエータシステム
20 制御装置
21 演算部
211 位置指令生成部
212 第1減算器
213 位置制御器
214 第2減算器
215 速度制御器
216 弱め界磁補償器
217 座標変換器
218 昇圧指令処理部
219 過負荷検出部
220 ダイナミクスモデル生成部
22 昇圧回路
221 DC/DCコントローラ
222 昇圧電圧調整部
23、24 電流制御器
25 PWMインバータ
26、27 電流検出器
28 昇圧指令処理回路
30 リニアアクチュエータ
31 ハウジング
32 ステッピングモータ
33 ボールねじ
34 スライダ
35 エンコーダ
41 モータケーブル
42 エンコーダケーブル
C1 コンデンサ
CPU1、CPU2、CPU3、CPU4 信号
D1 ダイオード
Id、Iq、Iα、Iβ 電流
It パルス電流の目標値
L1 コイル
La 特性
Lb 実線
P1、P3 入力ポート
P2 出力ポート
Pa、Pb 点
Pm 定数
R1〜R6 抵抗
T1〜T4 トランジスタ
Th 閾値
θ 回転角の検出値
θt 回転角の目標値
θd 回転角の偏差
τ トルク
φ 位相
ω 回転速度の検出値
ωt 回転速度の目標値
ωd 回転速度の偏差
ωm モデル化された回転速度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (31)
前記回転軸の回転角を検出する回転角検出手段と、
前記目標回転角と前記回転角との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差に基づいて、前記回転軸の目標回転速度を算出する速度算出手段と、
を備え、
前記駆動手段は、少なくとも前記目標回転速度に応じた電流と、前記回転軸の回転状態に応じた電圧とから規定される駆動信号を、前記ステッピングモータに出力することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の制御装置。 Rotation angle output means for outputting a target rotation angle of the rotation shaft of the stepping motor;
Rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the rotation shaft;
Deviation calculating means for calculating a deviation between the target rotation angle and the rotation angle;
Speed calculating means for calculating a target rotational speed of the rotary shaft based on the deviation;
With
The driving means outputs a driving signal defined by at least a current corresponding to the target rotation speed and a voltage corresponding to a rotation state of the rotating shaft to the stepping motor. The control device according to any one of 4.
前記駆動手段は、前記回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力することを特徴とする請求項6に記載の制御装置。 Comprising a speed detecting means for detecting the rotational speed of the rotary shaft;
The control device according to claim 6, wherein the driving unit outputs a driving signal having a voltage corresponding to the rotation speed.
前記判別手段によって、前記偏差が前記領域を示す値であると判別された場合に、前記駆動信号の界磁電流を弱める制御を行う界磁電流制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項6乃至13の何れか1項に記載の制御装置。 A discriminating means for discriminating whether a deviation between the rotational speed of the rotary shaft and the target rotational speed is a value indicating a region exceeding a maximum response frequency region of the stepping motor;
Field current control means for performing control to weaken the field current of the drive signal when the determination means determines that the deviation is a value indicating the region;
The control apparatus according to claim 6, further comprising:
前記ステッピングモータを制御する請求項1乃至15の何れか1項に記載の制御装置と、
を備えることを特徴とするアクチュエータシステム。 A stepping motor,
The control device according to any one of claims 1 to 15, which controls the stepping motor;
An actuator system comprising:
前記回転軸の回転角を検出する回転角検出ステップと、
前記目標回転角と前記回転角との偏差を算出する偏差算出ステップと、
前記偏差に基づいて、前記回転軸の目標回転速度を算出する速度算出ステップと、
を含み、
前記駆動ステップでは、少なくとも前記目標回転速度に応じた電流と、前記回転軸の回転状態に応じた電圧とから規定される駆動信号を、前記ステッピングモータに出力することを特徴とする請求項17乃至20の何れか1項に記載の制御方法。 A rotation angle output step of outputting a target rotation angle of the rotation shaft of the stepping motor;
A rotation angle detection step of detecting a rotation angle of the rotation shaft;
A deviation calculating step of calculating a deviation between the target rotation angle and the rotation angle;
A speed calculating step for calculating a target rotational speed of the rotating shaft based on the deviation;
Including
18. The driving step outputs a drive signal defined by at least a current corresponding to the target rotation speed and a voltage corresponding to a rotation state of the rotating shaft to the stepping motor. The control method according to any one of 20.
前記駆動ステップでは、前記回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力することを特徴とする請求項22に記載の制御方法。 A speed detecting step for detecting a rotational speed of the rotary shaft;
The control method according to claim 22, wherein in the driving step, a driving signal having a voltage corresponding to the rotation speed is output.
前記判別ステップにおいて前記偏差が前記領域を示す値であると判別された場合に、前記駆動信号の界磁電流を弱める制御を行う界磁電流制御ステップと、
を含むことを特徴とする請求項22乃至29の何れか1項に記載の制御方法。 A determination step of determining whether a deviation between a rotation speed of the rotation shaft and the target rotation speed is a value indicating a region exceeding a maximum response frequency region of the stepping motor;
A field current control step for performing control to weaken a field current of the drive signal when the deviation is determined to be a value indicating the region in the determination step;
30. The control method according to any one of claims 22 to 29, comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2012281856A JP2014128081A (en) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | Control device, actuator system and control method |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113739686A (en) * | 2021-09-27 | 2021-12-03 | 歌尔股份有限公司 | Vibration unit displacement detection method, state detection circuit, device, and medium |
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- 2012-12-25 JP JP2012281856A patent/JP2014128081A/en active Pending
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