JP2019161947A - モータ制御装置、モータ制御システム、画像形成装置、搬送装置、およびモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】突極性を持つモータであっても速度変動を抑えてスムーズに制御方式を切り替えることができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】オープンループ制御に基づいてモータを制御する第１の制御方式と、クローズドループ制御に基づいてモータを制御する第２の制御方式と、を切り替えてモータのｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値を出力するモータ制御装置であって、第１の制御方式と第２の制御方式とを切り替える切替部と、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を出力する出力制御部と、を備え、出力制御部は、切替部によりモータの制御方式が第１の制御方式から第２の制御方式へと切り替えられた切替タイミング後に、ｄ軸電流指令値を所定値に収束させるとともに、ｑ軸電流指令値を切替タイミングより前より徐々に大きくする。【選択図】図７

Description

本発明は、モータ制御装置、モータ制御システム、画像形成装置、搬送装置、およびモータ制御方法に関する。

ステッピングモータの制御方法として、オープンループ制御と、クローズドループ制御と、が知られている。オープンループ制御は、制御結果であるモータの位置や速度など（以下、「位置等」という）をフィードバックせずに、所定の論理に従ってモータを制御する制御方法である。

オープンループ制御によれば、簡易な方法で、モータを駆動することができるが、負荷に因らず一定電流を流してモータを駆動するため、効率面で課題がある。

一方、クローズドループ制御は、モータの位置等をフィードバックし、モータの位置等が所望の制御値に一致するように、モータを制御して、効率の良い制御を行なう。クローズドループ制御では、所定のモータ回転数以上でモータを駆動させて、推定した回転角度位置情報に基づいて、位置フィードバック制御に切り替える制御がされる。このとき、回転角度位置の推定は、低速度では精度良く推定できないことが知られており、所定の回転数未満の時は別方式（例えば、オープンループ制御）で制御する必要がある。

例えば、特許文献１には、オープンループ制御とクローズドループ制御の制御方式の切替時における速度変動を防ぐために、オープンループ制御時の負荷を推定し、推定した負荷の値を用いて、オープンループ制御からクローズドループ制御に切り替えたときの負荷の値に見合った電流がステッピングモータに流れるように制御するステッピングモータ駆動制御装置が開示されている。

特許文献１に記載の技術は、制御方式の切り替わり前後の電流値を滑らかにするものであるが、この技術では、モータの制御方式の切替時において、ｑ軸電流だけが連続となるように電流指令を算出しているため、ｄ軸電流によってトルクを発生する突極性を持つモータでは、スムーズに制御モードを切り替えられず、モータの速度変動を抑えることができないという問題があった。

そこで本発明は、突極性を持つモータであっても速度変動を抑えてスムーズに制御方式を切り替えることができるモータ制御装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係るモータ制御装置は、オープンループ制御に基づいてモータを制御する第１の制御方式と、クローズドループ制御に基づいて前記モータを制御する第２の制御方式と、を切り替えて前記モータのｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値を出力するモータ制御装置であって、前記第１の制御方式と前記第２の制御方式とを切り替える切替部と、前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を出力する出力制御部と、を備え、前記出力制御部は、前記切替部により前記モータの制御方式が前記第１の制御方式から前記第２の制御方式へと切り替えられた切替タイミング後に、前記ｄ軸電流指令値を所定値に収束させるとともに、前記ｑ軸電流指令値を前記切替タイミングより前より徐々に大きくするものである。

本発明によれば、突極性を持つモータであっても速度変動を抑えてスムーズに制御方式を切り替えることができる。

モータ制御システムの一例を示す全体構成図である（第１の実施形態）。 ドライバーの一例を示す構成図である。 電流検出器の一例を示す構成図である。 コントローラの一例を示す構成図である（第１の実施形態）。 電流指令生成器の一例を示す構成図である。 ｄ軸電流指令演算器の動作の一例を示すフローチャートである。 ｄ軸電流、ｑ軸電流、およびモータ速度を示すグラフである。 モータ制御システムの他の例を示す全体構成図である（第２，３の実施形態）。 コントローラの他の例を示す構成図である（第２の実施形態）。 コントローラの他の例を示す構成図である（第３の実施形態）。 モータ制御システムの他の例を示す全体構成図である（第４３の実施形態）。 コントローラの他の例を示す構成図である（第４の実施形態）。 画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 搬送装置の一例を示す概略構成図である。

以下、本発明に係る構成を図１から図１４に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

［第１の実施形態］
本実施形態に係るモータ制御装置は、オープンループ制御に基づいてモータを制御する第１の制御方式と、クローズドループ制御に基づいてモータを制御する第２の制御方式と、を切り替えてモータのｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値を出力するモータ制御装置（モータ制御装置１０１）であって、第１の制御方式と第２の制御方式とを切り替える切替部（コントローラ４０において制御方式指令が入力され、制御方式指令に応じた処理を実行するブロック（電流指令生成器６０等））と、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を出力する出力制御部（電流指令生成器６０）と、を備え、出力制御部は、切替部によりモータの制御方式が第１の制御方式から第２の制御方式へと切り替えられた切替タイミング後に、ｄ軸電流指令値を所定値に収束させるとともに、ｑ軸電流指令値を切替タイミングより前より徐々に大きくするものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。

（モータ制御システム）
図１は、第１の実施形態に係るモータ制御システムの全体構成図である。モータ制御システム１００は、モータ１０と、電流検出器（電流検出部）２０と、ドライバー３０と、コントローラ４０と、を備える。モータ制御システム１００は、モータ１０を、外部装置からコントローラ４０に入力される位置指令等に従って制御するシステムである。また、モータ制御システム１００において、電流検出器２０、ドライバー３０、およびコントローラ４０は、モータ１０を駆動制御するモータ制御装置１０１として構成される。

＜モータ＞
モータ１０は、永久磁石同期モータであって、本実施形態では２相のステッピングモータ（ＳＴＭ）である。モータ１０は、オープンループ制御と、クローズドループ制御と、の２つの制御方法により制御される。モータ１０の各相を、Ａ相及びＢ相と称する。モータ１０は、Ａ相及びＢ相のコイル（固定子）と、回転子と、を備える。回転子は、Ｓ極及びＮ極が交互に並んだ永久磁石により構成され、ｐ個の極ペア（Ｓ極及びＮ極のペア）を有する。

モータ１０は、ドライバー３０から供給される電流によって駆動される。具体的には、モータ１０は、ドライバー３０からＡ相及びＢ相のコイルにそれぞれ電流ＩＡ，ＩＢを供給される。モータ１０の回転子は、電流ＩＡ，ＩＢに応じてＡ相及びＢ相のコイルが発生させた磁界に従って回転する。

＜ドライバー＞
ドライバー３０は、コントローラ４０が出力した電圧指令値Ｖａ^＊，Ｖｂ＊に応じた電流ＩＡ，ＩＢをモータ１０に供給し、モータ１０を駆動する。以下、＊を付された値は、指令値（制御値）を示すものとする。電圧指令値Ｖａ＊，Ｖｂ＊は、Ａ相及びＢ相のコイルにそれぞれ印加する電圧の指令値である。

図２は、ドライバー３０の一例を示す構成図である。図２のドライバー３０は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路３１と、駆動回路３２と、を備える。

ＰＷＭ回路３１は、電圧指令値Ｖａ＊をパルス幅変調して、Ａ相の制御信号（ＡＰＨ，ＡＰＬ，ＡＭＨ，ＡＭＬ）を生成し、出力する。また、ＰＷＭ回路３１は、電圧指令値Ｖｂ＊をパルス幅変調して、Ｂ相の制御信号（ＢＰＨ，ＢＰＬ，ＢＭＨ，ＢＭＬ）を生成し、出力する。制御信号は、Ｈｉｇｈ及びＬｏｗからなるパルス信号である。ＰＷＭ回路３１が出力した制御信号は、駆動回路３２に入力される。

駆動回路３２は、Ａ相の駆動回路３２Ａと、Ｂ相の駆動回路３２Ｂと、を備える。駆動回路２２Ａは、Ａ相のコイルの一端に電圧を印加する駆動回路３２ＡＰと、Ａ相のコイルの他端に電圧を印加する駆動回路３２ＡＭと、を備える。駆動回路３２ＡＰ，３２ＡＭは、電源（Ｖｃｃ）と出力端子との間に接続されたスイッチング素子と、出力端子と接地線（ＧＮＤ）との間に接続されたスイッチング素子と、各スイッチング素子に並列に接続されたダイオードと、によりそれぞれ構成される。図２の例では、スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であるが、バイポーラトランジスタでもよい。

駆動回路３２ＡＰの出力端子は、Ａ相のコイルの一端に接続される。駆動回路３２ＡＰの各スイッチング素子は、ＰＷＭ回路３１が出力したＡ相の制御信号（ＡＰＨ，ＡＰＬ）を入力される。また、駆動回路３２ＡＭの出力端子は、Ａ相のコイルの他端に接続される。駆動回路３２ＡＰの各スイッチング素子は、ＰＷＭ回路３１が出力したＡ相の制御信号（ＡＭＨ，ＡＭＬ）を入力される。入力された制御信号に従って各スイッチング素子がオンオフすることにより、電圧指令値Ｖａ＊に応じた電流ＩＡが、Ａ相のコイルに供給される。

なお、駆動回路３２Ｂの構成は、駆動回路３２Ａと同様であるため、説明を省略する。また、ドライバー３０は、図２の例に限られない。例えば、ＰＷＭ回路３１は、コントローラ４０に設けられていてもよい。ドライバー３０として、電圧指令値Ｖａ＊，Ｖｂ＊に応じた電流ＩＡ，ＩＢを供給可能な任意の回路を利用できる。

＜電流検出器＞
電流検出器２０は、モータ１０に供給される電流ＩＡ，ＩＢの電流値Ｉａ，Ｉｂを検出し、出力する。電流検出器２０が出力した電流値Ｉａ，Ｉｂは、コントローラ４０に入力される。電流値Ｉａ，Ｉｂは、Ａ相及びＢ相のそれぞれの電流検出値である。

図３は、電流検出器２０の一例を示す構成図である。図３の電流検出器２０は、Ａ相の電流検出器２０Ａと、Ｂ相の電流検出器２０Ｂと、を備える。電流検出器２０Ａは、シャント抵抗２１ａと、差動アンプ２２ａと、ＡＤ変換器２３ａと、を備える。

シャント抵抗２１ａは、駆動回路３２Ａの出力端子と、Ａ相のコイルと、の間に接続される。駆動回路３２Ａが電流ＩＡをコイルに供給すると、電流ＩＡがシャント抵抗２１ａに流れ、シャント抵抗２１ａの抵抗値に応じた電圧降下が生じる。

差動アンプ２２ａは、シャント抵抗２１ａの両端に差動入力端子を接続され、シャント抵抗２１ａで生じた電圧降下（シャント抵抗２１ａの両端子間の電位差）を、所定の利得で増幅し、出力する。

ＡＤ変換器２３ａは、差動アンプ２２ａの出力信号をＡＤ（Analog to Digital）変換し、得られたデジタル値を出力する。このデジタル値は、電流値Ｉａとしてコントローラ４０に入力される。なお、電流検出器２０Ｂの構成は、電流検出器２０Ａと同様であるため、説明を省略する。また、電流検出器２０は図３の例に限られない。電流検出器２０として、電流値Ｉａ，Ｉｂを検出可能な任意の回路を利用できる。

＜コントローラ＞
図４は、コントローラ４０の一例を示す構成図である。コントローラ４０は、例えば、プロセッサと、メモリと、により構成される。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などである。プロセッサは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などであってもよい。プロセッサは、メモリに格納されたプログラムを実行する。メモリは、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static RAM）、ＭＲＡＭ（Magnetic RAM）、フラッシュメモリなどである。メモリは、プロセッサが実行するプログラムを格納する。

コントローラ４０は、プロセッサ及びメモリを、それぞれ１つ備えてもよいし、複数備えてもよい。コントローラ４０は、例えば、ＩＣチップにより実現される。この場合、ＩＣチップには、ドライバー３０及び電流検出器２０の少なくとも一方が含まれてもよい。

本実施形態に係るコントローラ４０は、クローズドループ制御（第１の制御方法ともいう）と、オープンループ制御（第２の制御方法ともいう）と、の２つの制御方法により、モータ１０を制御する。

クローズドループ制御は、モータ１０の角度及び速度をフィードバックすることにより算出した電流指令値によってモータ１０を制御する制御方法である。クローズドループ制御では、制御結果であるモータ１０の角度及び速度がフィードバックされ、フィードバックされた角度及び速度が、角度及び速度の指令値にそれぞれ一致するように、電流指令値が算出される。

モータ１０をセンサレス制御する場合、モータ１の角度及び速度を直接的に取得することはできないため、モータ１０の角度及び速度の推定値がフィードバックされる。クローズドループ制御によれば、モータ１０を高精度に制御することができる。

なお、以下では、モータ１０の角度及び速度の両方をフィードバックしながらモータ１０を制御するコントローラ４０について説明するが、コントローラ４０は、角度又は速度のいずれか一方だけをフィードバックしながらモータ１０を制御することも可能である。

オープンループ制御は、予め設定された電流指令値によってモータ１０を制御する制御方法である。オープンループ制御では、クローズドループ制御とは異なり、制御結果であるモータ１０の角度及び速度がフィードバックされない。オープンループ制御によれば、簡易な方法でモータ１０を制御することができる。

コントローラ４０は、減算器４１と、位置制御器４２と、減算器４３と、速度制御器（速度制御部）４４と、ＬＰＦ（Low-pass filter）４５と、電流指令生成器６０と、減算器４６と、電流制御器４７と、２軸／２相変換部４８と、速度・位相推定器４９と、セレクタ５０と、２相／２軸変換部５１と、を備える。これらの各機能構成は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが実行すること、または、回路により実現される。

減算器４１は、外部装置からコントローラ４０に入力される位置指令と、速度・位相推定器４９から入力される位置検出値である推定位置と、の差から、位置誤差値を算出して、位置制御器４２に対し、これを出力する。なお、本実施形態では、モータ１０の位置検出値として速度・位相推定器４９が算出する推定位置を用いているが、モータ１０の回転角を検出する位置検出器を有する場合、この位置検出器の検出結果を位置検出値とすることができる。

位置制御器４２は、減算器４１から入力される位置誤差値に基づいて、Ｐ制御（比例制御）またはＰＩ制御（比例積分制御）により、速度指令値を算出して、減算器４３に対し、これを出力する。

減算器４３は、位置制御器４２から入力される速度指令値と、速度・位相推定器４９から入力される速度検出値である推定速度と、の差から、速度誤差値を算出して、速度制御器４４に対し、これを出力する。

速度制御器４４は、減算器４３から入力される速度誤差値に基づいて、ＰＩ制御またはＰＩＤ（比例積分微分制御）制御により、ｑ軸電流指令＊を算出して、これを電流指令生成器６０へ出力する。また、速度制御器４４には、外部装置からモータ１０の制御方式がクローズドループ制御であるかオープンループ制御であるかを示す制御方式指令が入力される。

速度制御器４４内の積分器は、制御方式指令がオープンループ制御であるとき、速度制御器４４の出力値（ｑ軸電流指令＊）がＬＰＦ４５から入力されるｑ軸電流検出値と等しくなるよう値が設定される。この設定により、制御方式がオープンループ制御からクローズドループ制御に切替った際に、ｑ軸電流指令を滑らかに変化させることが可能となる。

ＬＰＦ４５は、２相／２軸変換部５１から入力されるｄ軸およびｑ軸電流検出値の高周波成分を除去するローパスフィルタであって、ローパスフィルタ処理後のｄ軸電流検出値を電流指令生成器６０、ｑ軸電流検出値を速度制御器４４に出力する。

図５は、電流指令生成器６０の一例を示す構成図である。電流指令生成器６０は、セレクタ６１，６２、およびｄ軸電流指令演算器６３を備える。電流指令生成器６０は、外部装置から入力されるオープンループｄ軸電流指令および制御方式指令と、ＬＰＦ４５から入力されるｄ軸電流検出値と、速度制御器４４から入力されるｑ軸電流指令＊と、を入力とし、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を出力する。

ｄ軸およびｑ軸電流指令は、制御方式指令によって、以下に示す値となる。
（１）制御方式指令＝「オープンループ制御」
ｄ軸電流指令：オープンループｄ軸電流指令
ｑ軸電流指令：０
（２）制御方式指令＝「クローズドループ制御」
ｄ軸電流指令：ｄ軸電流指令値＊
ｑ軸電流指令：ｑ軸電流指令＊

ここで、ｄ軸電流指令値＊は、ｄ軸電流指令演算器６３の出力となる。図６は、ｄ軸電流指令演算器６３の動作の一例を示すフローチャートである。図６を参照して、ｄ軸電流指令演算器６３の動作例を説明する。

先ず、制御方式指令がオープンループ制御であるかを判断する（Ｓ１０１）。制御方式指令がオープンループ制御である場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、ｄ軸電流指令値＊＝ｄ軸電流検出値とする（Ｓ１０２）。

一方、制御方式指令がクローズドループ制御である場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）、すなわち、オープンループ制御からクローズドループ制御に変化したとき、ｄ軸電流指令値＊は、変化した瞬間のｄ軸電流検出値から任意の量ずつ減少させ、所望の値（図６では０）となるようにしている（Ｓ１０３〜Ｓ１０６）。ここで、減少させる任意の量は、所望の値になるまでの時間、速度制御器４４のステップ応答の時定数よりも２倍以上大きな値になるよう、設定されることが好ましい。

なお、本実施形態では、クローズドループ制御時において、最終的にｄ軸電流指令値＊を０としている（Ｓ１０６）が、この値は、リラクタンストルクを有効に活用するために０以外の値としても良い。

図４の各部の説明に戻る。減算器４６は、電流指令生成器６０から入力されるｄ軸およびｑ軸電流指令と、２相／２軸変換部５１から入力されるｄ軸およびｑ軸電流検出値と、の差からｄ軸およびｑ軸電流誤差値を算出し、これを電流制御器４７への出力とする。

電流制御器４７は、減算器４６から入力されるｄ軸およびｑ軸電流誤差値に基づいて、ＰＩ制御またはＰＩＤ制御により、ｄ軸およびｑ軸電圧指令値を算出し、これを２軸／２相変換部４８および速度・位相推定器４９への出力とする。

２軸／２相変換部４８は、電流制御器４７から入力されるｄ軸およびｑ軸電圧指令値と、セレクタ５０から入力される角度に基づいて、ｄ軸ｑ軸（２軸）の回転座標系からＡ相Ｂ相（２相）の固定座標系（Ａ／Ｂ相電圧指令値）に変換して（２軸／２相変換）、ドライバー３０への出力とする。

速度・位相推定器４９は、２相／２軸変換部５１から入力されるｄ軸およびｑ軸電流検出値、および電流制御器４７から入力されるｄ軸およびｑ軸の電圧指令値、を入力とし、公知のｄｑ座標系のモータの回路方程式を用いて鎖交磁束を算出する。そして、その値に比例する推定位相誤差値より、推定位置および推定速度を算出し、それぞれ減算器４１，４３に出力する。

セレクタ５０は、２軸／２相変換部４８での２軸／２相変換に使用される角度を決定する。ここでは、制御方式指令に応じて、以下のように制御される。
オープンループ制御指令：位置指令
クローズドループ制御指令：推定位置

２相／２軸変換部５１は、電流検出器２０から入力されるＡ相およびＢ相の電流値Ｉａ，Ｉｂを、Ａ相Ｂ相の固定座標系からｄ軸ｑ軸の回転座標系に変換する（２相／２軸変換）。

ここまで説明した本実施形態に係るモータ制御システム１００におけるｄ軸電流（値）［Ａ］、ｑ軸電流（値）［Ａ］、およびモータ速度［ＲＰＭ］を図７のグラフに示す。ここで、中央の点線は、制御方式の切替タイミングを示している。

これまでのモータ制御システムでは、制御方式の切替タイミングにおいて、ｄ軸電流が切替り直後、急峻に任意の値になるよう制御されていたが、本実施形態に係るモータ制御装置１０１では、図中の丸囲み部で示すように、切替タイミング後に、所定の期間で徐々にｄ軸電流を所望の値（図７の例では、０）に収束するようにしている。また、ｑ軸電流は、切替タイミング前から徐々に大きくするにしている。

以上説明したように、本実施形態に係るモータ制御装置１０１によれば、制御方式の切り替え機能を有するモータ１０についての制御方式の切替時において、ｑ軸だけでなくｄ軸電流指令も滑らかに変化するようにすることにより、突極性を持つモータにおいても、切替時に速度変動することなく制御しつつ、制御方式を切り替えることが可能となる（図７）。

［第２の実施形態］
以下、本発明に係るモータ制御装置、モータ制御システムの他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。

図８は、第２の実施形態に係るモータ制御システム１００の全体構成図である。第２の実施形態に係るモータ制御システム１００は、コントローラ４０に外部装置から制御方式指令を入力しない点において、第１の実施形態に係るモータ制御システム１００と相違する。

図９は、第２の実施形態に係るモータ制御システム１００におけるコントローラ４０の一例を示す構成図である。第２の実施形態のコントローラ４０は、第１の実施形態のコントローラ４０とは、微分器５２および制御方式切替判定器（第１の制御方式切替判定器５３という）が追加されている点で異なる。

微分器５２には外部装置から位置指令が入力され、演算結果として速度指令値を第１の制御方式切替判定器５３に対して出力する。

第１の制御方式切替判定器５３には、微分器５２から速度指令値が入力され、その速度指令値が所定の閾値未満であるときは、オープンループ制御指令を、閾値以上のときはクローズドループ制御指令を、速度制御器４４、電流指令生成器６０、および、セレクタ５０の各部に出力する。

以上説明した第２の実施形態に係るモータ制御システム１００によれば、モータ１０の位置指令値を微分処理した結果に基づいて、モータ１０の制御方式の切替をコントローラ４０内部で可能とすることにより、外部装置から制御方式指令を入力することなく、制御方式の切替が可能となる。

［第３の実施形態］
図１０は、第３の実施形態に係るモータ制御システム１００におけるコントローラ４０の一例を示す構成図である。なお、モータ制御システム１００の全体構成は、第２の実施形態（図８）と共通である。

第３の実施形態のコントローラ４０は、第１の実施形態のコントローラ４０から制御方式切替判定器（第２の制御方式切替判定器５４という）が追加されている。

第２の制御方式切替判定器５４には、位置制御器４２から速度指令値と、速度・位相推定器４９から推定速度と、ｄ軸およびｑ軸の推定鎖交磁束が入力される。第２の制御方式切替判定器５４は、上記の各値から、速度および位置の推定が正常範囲（所定以上の精度で推定演算が行われている状態）で実行されているか否かを判定し、その結果に基づいて、制御方式指令を決定する。

例えば、第２の制御方式切替判定器５４は、速度指令値と推定速度との差の絶対値が閾値１未満、ｄ軸の推定鎖交磁束が閾値２以上、かつ、ｑ軸の推定鎖交磁束が閾値３未満である場合に、クローズドループ制御指令を出力し、上記条件を満たさない場合は、オープンループ制御指令を出力する、等の処理を実行する。

以上説明した第３の実施形態に係るモータ制御システム１００によれば、推定されるモータ１０の速度が、モータ１０に対する速度指令値に対して、正常範囲となっているかの判定結果に基づいて、モータ１０の制御方式の切替をコントローラ４０内部で可能とすることにより、外部装置から制御方式指令を入力することなく、制御方式の切替が可能となる。

［第４の実施形態］
図１１は、第４の実施形態に係るモータ制御システム１００の全体構成図である。第４の実施形態に係るモータ制御システム１００は、モータ１０が３相ブラシレスＤＣモータ（ＢＬＤＣＭ）である点において第１〜第３の実施形態と異なっている。

第４の実施形態に係るモータ制御システム１００のドライバー３０は、コントローラ４０が出力するＵ，Ｖ，Ｗ相の電圧指令値に応じたＵ，Ｖ，Ｗ相の電流をモータ１０に供給し、モータ１０を駆動する。

図１２は、第４の実施形態に係るモータ制御システム１００におけるコントローラ４０の一例を示す構成図である。第４の実施形態のコントローラ４０は、第１の実施形態のコントローラ４０とは、固定座標系、回転座標系の変換部（２軸／３相変換部５５および３相／２軸変換部５６）が相違する。

２軸／３相変換部５５は、電流制御器４７から入力されるｄ軸およびｑ軸電圧指令値と、セレクタ５０から入力される角度に基づいて、ｄ軸ｑ軸（２軸）の回転座標系からＵ相Ｖ相Ｗ相（３相）の固定座標系（ＵＶＷ相電圧指令値）に変換して（２軸／３相変換）、ドライバー３０への出力とする。

３相／２軸変換部５６は、電流検出器２０から入力されるＵ相Ｖ相Ｗ相の電流検出値を、３相の固定座標系からｄ軸ｑ軸の回転座標系に変換する（３相／２軸変換）。

（画像形成装置）
図１３は、画像形成装置の一例を示す図である。図１３の画像形成装置２００は、プリンタ機能を備える。画像形成装置２００は、スキャナ機能やＦＡＸ機能などを備えてもよい。画像形成装置２００は、給紙ローラ２０１や紙搬送ローラ２０２などのローラを備える。本実施形態に係るモータ制御装置１０１およびモータ制御システム１００は、これらのローラを駆動するためのモータ制御装置１０１およびモータ制御システム１００として利用できる。

（搬送装置）
図１４は、搬送装置の一例を示す図である。図１４の搬送装置３００は、紙、紙幣、プリプレグなどのシート状の対象物を搬送する任意の装置である。搬送装置３００は、画像形成装置２００に搭載されていてもよい。搬送装置３００は、対象物を搬送するための搬送ローラ３０１を備える。本実施形態に係るモータ制御装置１０１およびモータ制御システム１００は、これらのローラを駆動するためのモータ制御装置１０１およびモータ制御システム１００として利用できる。

なお、本実施形態に係るモータ制御装置１０１およびモータ制御システム１００は、画像形成装置２００や搬送装置３００に限られず、自動車、ロボット、アミューズメント機器などにおいて、モータ１０の出力軸を軸とした回転運動により、動力を得ることを目的とするものに適用可能である。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１０ モータ
２０ 電流検出器
２１ シャント抵抗
２２ 差動アンプ
２３ ＡＤ変換器
３０ ドライバー
３１ ＰＷＭ回路
３２ 駆動回路
４０ コントローラ
４１ 減算器
４２ 位置制御器
４３ 減算器
４４ 速度制御器
４５ ＬＰＦ
４６ 減算器
４７ 電流制御器
４８ ２軸／２相変換部
４９ 速度・位相推定器
５０ セレクタ
５１ ２相／２軸変換部
５２ 微分器
５３ 第１の制御方式切替判定器
５４ 第２の制御方式切替判定器
５５ ２軸／３相変換部
５６ ３相／２軸変換部
６０ 電流指令生成器
１００ モータ制御システム
１０１ モータ制御装置
２００ 画像形成装置
２０１ 給紙ローラ
２０２ 紙搬送ローラ
３００ 搬送装置
３０１ 搬送ローラ

特開２００９−２１３２４４号公報

Claims (10)

1. オープンループ制御に基づいてモータを制御する第１の制御方式と、
   クローズドループ制御に基づいて前記モータを制御する第２の制御方式と、を切り替えて前記モータのｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値を出力するモータ制御装置であって、
   前記第１の制御方式と前記第２の制御方式とを切り替える切替部と、
   前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を出力する出力制御部と、を備え、
   前記出力制御部は、
   前記切替部により前記モータの制御方式が前記第１の制御方式から前記第２の制御方式へと切り替えられた切替タイミング後に、
   前記ｄ軸電流指令値を所定値に収束させることを特徴とするモータ制御装置。
2. 該モータ制御装置から前記モータに供給される電流値の検出結果に基づいてｄ軸電流検出値およびｑ軸電流検出値を得る電流検出部と、
   前記モータの速度目標値を前記出力制御部に対して出力する速度制御部と、を備え、
   前記出力制御部は、
   前記第１の制御方式のとき、前記ｄ軸電流指令値を任意の値、前記ｑ軸電流指令値を０とし、
   前記切替部により前記モータの制御方式が前記第１の制御方式から前記第２の制御方式へと切り替えられた切替タイミング後に、
   前記ｄ軸電流指令値を該切替タイミングでの前記ｄ軸電流検出値を前記速度制御部からの出力値とするとともに、
   以後、前記ｄ軸電流指令値を所定値に収束させることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記ｄ軸電流検出値および前記ｑ軸電流検出値は、ローパスフィルタ処理の後に前記出力制御部へ入力されることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記切替部は、
   該モータ制御装置に入力される前記モータの位置指令値に基づいて、前記第１の制御方式から前記第２の制御方式へ切り替えることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のモータ制御装置。
5. 前記切替部は、
   推定される前記モータの速度が、前記モータに対する速度指令値に対して、正常範囲となっているかの判定結果に基づいて、前記第１の制御方式から前記第２の制御方式へ切り替えることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のモータ制御装置。
6. 請求項１から５までのいずれかに記載のモータ制御装置と、
   前記モータとしての２相ステッピングモータと、を備えることを特徴とするモータ制御システム。
7. 請求項１から５までのいずれかに記載のモータ制御装置と、
   前記モータとしての３相ブラシレスモータと、を備えることを特徴とするモータ制御システム。
8. 請求項７に記載のモータ制御システムを備えることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項７に記載のモータ制御システムを備えることを特徴とする搬送装置。
10. オープンループ制御に基づいてモータを制御する第１の制御方式と、
    クローズドループ制御に基づいて前記モータを制御する第２の制御方式と、を切り替えて前記モータのｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値を出力するモータ制御方法であって、
    前記モータの制御方式が前記第１の制御方式から前記第２の制御方式へと切り替えられた切替タイミング後に、
    前記ｄ軸電流指令値を所定値に収束させる処理を行うとももに、
    前記ｑ軸電流指令値を前記切替タイミングより前より徐々に大きくする処理を行うことを特徴とするモータ制御方法。

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