JP2558752B2 - モータの回転速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は速度信号の周期を計測して、基準値からの誤
差データをディジタル値で出力する速度誤差検出器を備
えたモータの回転速度制御装置に関するものである。

従来の技術 第６図は家庭用ビデオテープレコーダのキャプスタン
速度制御系の代表的な機能ブロックダイアグラムを示し
たものである。第６図において、キャプスタンモータ１
に連結された周波数発電機２からは、第７図Ａに示すよ
うな交流信号が出力されるが、この交流信号はキャプス
タンモータ１の回転速度に依存した繰り返し周期を有し
ており、FG信号増幅器３によって第７図Ｂに示すような
方形波にまで増幅されて波形整形される。さらに、逓倍
回路４において、第７図Ｂの信号波形から第７図Ｃの信
号波形が作りだされて速度誤差検出器５に送られる。一
方、速度誤差検出器５では第７図Ｃの信号波形のリーデ
ィングエッジ（前縁）から次のリーディングエッジまで
の周期がカウンタ等によってディジタル的に計測され、
固定基準値からの誤差データが出力される。この誤差デ
ータは、ディジタルフィルタ６によって周波数領域のゲ
イン補償が行なわれたうえで、Ｄ−Ａコンバータ７に供
給され、Ｄ−Ａコンバータ７の出力はキャプスタンモー
タ１を駆動するためのモータ駆動回路８に供給される。

したがって、第６図に示したブロックはキャプスタン
モータ１を定速回転させるための閉ループ速度制御系を
構成している。また、第６図の装置において、逓倍回路
４は速度制御系の応答性を改善するために使われてい
る。すなわち、キャプスタンモータの回転速度は、第７
図Ｃの信号波形のリーディングエッジが到来するごと
に、前回のリーディングエッジの到来時点からの速度変
化分の平均値として計測される（一般に移動平均と呼ば
れる）が、逓倍回路４を用いない場合には第７図Ｂの信
号波形のリーディングエッジ間を計測することになり、
計測インターバルが長くなって制御系の応答特性が悪化
する。これを解消するには、周波数発電機２の出力周波
数を高くすればよいが、機械的な加工精度の問題から限
界があった。このため、周波数発電機の出力を電気的に
逓倍する方法が多用されている。

ところで、家庭用ビデオテープレコーダのキャプスタ
ンモータとしてはダイレクトドライブ形式のものが多用
され、その場合にはモータ自身が発生する一回転中のト
ルクリップルがしばしば問題になる。これは、キャプス
タンモータの負荷トルクが変動しなかったとしても、発
生トルクの変動によって回転速度の変動をきたすもの
で、モータの回転むらの一要因になっている。このトル
クリップルは周期的に発生するため、その影響を除去す
るのに、たとえば、「中野他，“繰り返し制御系の理論
と応用",システムと制御,vol.30,No.1,pp.34〜41,198
6」で紹介されているような繰り返し制御（学習制御と
呼ばれる場合もある）が有効であるといわれている。第
８図は第６図の制御系に繰り返し制御方式を適用したも
ので、一方の入力側に速度誤差検出器５からの速度誤差
データが供給される加算器９と、逓倍回路４の出力信号
のリーディングエッジが到来するごとにカウントアップ
し、キャプスタンモータ１が一回転するとカウント値が
一巡するリングカウンタ10によって特定のアドレスが選
択されて、その出力データが前記加算器９の他方の入力
側に供給されるデータメモリ11によって、繰り返しコン
トローラと呼ばれるブロックが構成されている。なお、
前記加算器９の出力データはディジタルフィルタ６に供
給されるとともに、前記データメモリの特定アドレスに
格納される。

繰り返しコントローラ部分だけを、むだ時間要素を用
いてブロック表現すると第９図に示すようになり、前記
リングカウンタ10の一巡の周期をＬとすると、繰り返し
コントローラ部分の伝達関係Grは次式で与えられる。

なお、Ｓはラプラス演算子であり、（１）式から次式
を満たす角周波数ωｋにおいて伝達関数の周波数ゲイン
特性が実質的に無限大となる。

ωｋ＝２πk/L,（Ｋ＝0,1,2,……） ……（２） 定性的には、速度誤差検出器５から出力される誤差デ
ータの周期的変動成分がすべてデータメモリ11に吸収さ
れて、データメモリ11による速度誤差検出器５の肩代わ
りが行なわれたとき、キャプスタンモータ１の回転速度
変動のうち、（２）式を満足する周波数成分の変動はな
くなって、速度誤差検出器５の出力データの値が０とな
る。

このように、第８図に示した回転速度制御装置は、ト
ルクリップルなどの、周期的に発生する速度変動要因の
影響を相殺するのにきわめて効果的である。

発明が解決しようとする問題点 さて、第10図は第８図の装置のキャプスタンモータ１
の回転速度変動の時間応答特性図で、モータの起動後に
繰り返しコントローラの動作を開始させてから、キャプ
スタンモータ１の回転速度変動の推移の模様をプロット
したものである。第10図の時刻t0,t1,t2,t3の間の時間
間隔はいずれもキャプスタンモータ１の一回転周期に等
しく、時刻t0から時刻t1までは第８図の速度誤差検出器
５によって計測された誤差データが次々とデータメモリ
11に格納されていく期間であり、誤差データの取り込み
過程といえる。時刻t1から時刻t2まで、時刻t2から時刻
t3まで、あるいはそれ以降はデータメモリ11に格納され
た誤差データの周期パターンが速度誤差検出器５の出力
を加味して修正されていく学習過程といえる。また、第
10図の例では２回の学習過程を含む３回転周期の後に速
度変動が最小値に収束している。

ところで、（１），（２）式からもわかるように、繰
り返しコントローラを用いたフィードバック型の速度制
御系は、キャプスタンモータ１の１回転の整数倍の周波
数の周期性を有する外乱に対してきわめて高い抑制効果
を有しているが、その反面、制御系の応答周波数の上限
におけるゲイン余裕や位相余裕の喪失による系の不安定
化の問題や、周期性を有さない外乱に対する制御特性の
悪化などの不都合を有している。

これらの不都合を解消するには、ゲイン余裕や位相余
裕を確保するための補償フィルタの追加もさることなが
ら、短い時間で速度変動を最小値に収束させることによ
って、できるかぎり早期に繰り返しコントローラを制御
系から切り離すことが重要な問題となってくる。望まし
くは何らかの方法によって第10図の時刻t1から時刻t3に
かけての学習過程が排除でき、なおかつ時刻t3以降の回
転変動の収束状態が時刻t1以降に実現できれば、短い時
間で速度変動を最小値に収束させることができるだけで
なく、ゲイン余裕や位相余裕を確保するための補償フィ
ルタは不要となる。つまり、時刻t0から時刻t1にかけて
の取り込み過程や、繰り返しコントローラが制御系から
切り離せた段階では、もとの制御系の周波数特性は何ら
損なわれることはない。

問題点を解決するための手段 前記した問題点を解決するために本発明のモータの回
転速度制御装置では、モータの速度に依存した周期を有
する速度信号のリーディングエッジの到来毎に基準クロ
ック数を計数することにより周期毎のインターバルを計
測して該計測区間における平均測定値を平均速度データ
として出力するカウンタと、アドレスが前記計測区間に
応じて選択され該アドレスに前記平均測定値に基づいた
区間データが格納されるデータメモリと、前記カウンタ
からの出力と基準値と前記データメモリに格納されてい
る区間データの値を加算して誤差データを出力する誤差
検出手段と、前記速度信号のリーディングエッジにおけ
る測定値とそれ以前の測定値をもとに近似法により計測
時点における予測瞬時値を算出して該予測瞬時値から得
られる第１の推定誤差データを出力するとともに前記計
測時点に前記速度信号のリーディングエッジの到来イン
ターバルの２分の１の期間を加算した時点を予測中間点
として設定し、前記速度信号のリーディングエッジにお
ける測定値とそれ以前の測定値から近似法により前記予
測中間点における予測瞬時値を算出して該予測瞬時値か
ら得られる第２の推定誤差データを出力する速度誤差推
定手段と、前記第１の推定誤差データを前記速度信号の
リーディングエッジ毎にサンプリングするとともに前記
第２の推定誤差データを前記予測中間点毎にサンプリン
グするディジタルフイルタと、前記ディジタルフイルタ
の出力に基づいて前記制御対象を駆動する駆動手段を備
えている。

作用 本発明では前記した構成によって、短い時間で速度変
動を最小値に収束させることが可能なモータの回転速度
制御装置を実現できる。

実施例 以下、本発明の一実施例のモータの回転速度制御装置
について図面を参照しながら説明する。

第１図はモータの回転速度制御装置のブロックダイア
グラムを示したものであり、第８図と同一のブロックは
同一図番にて示されている。第１図の装置では、FG信号
増幅器３の出力信号のリーディングエッジが到来するご
とにカウントアップし、キャプスタンモータ１が一回転
したときにそのカウント値が一巡するリングカウンタ10
と、逓倍回路４の出力信号のリーディングエッジが到来
するごとにその区間内の基準クロックの個数をカウント
することにより、周期ごとのインターバルを計測して前
記計測区間における平均測定値として出力するカウンタ
20と、前記カウンタ20の出力が一方の入力側に供給さ
れ、その出力が誤差データとして第１メモリ31に供給さ
れる第１加算器21と、複数のアドレスを有し、そのアド
レスが前記リングカウンタ10の出力によって切り換えら
れるデータメモリ11と、あらかじめ用意された固定基準
値を出力する基準値発生器15からの出力と、前記データ
メモリ11の特定アドレスの区間データを加算して前記第
１加算器21の他方の入力側に供給する第２加算器22と、
前記第１加算器21の出力が一方の入力側に供給された第
３加算器23と、前記データメモリの区間データの符号を
反転して前記第３加算器23の他方の入力側に供給する補
数器24と、データ判別のために前記第３加算器23の出力
が供給されるとともに、タイミング判別のために前記FG
信号増幅器３と前記逓倍回路４の出力が供給され、前記
第１加算器21の出力データを前記データメモリ11に格納
するかどうかを判別する判別器25を備えている。前記第
１メモリ31の出力データは第２メモリ32および予測器33
に供給され、前記予測器33の出力データはディジタルフ
ィルタ６に供給されている。また、前記第１メモリ31と
前記第２メモリ32および前記予測器33によって速度誤差
推定ブロック30が構成されている。なお、第１加算器21
に減算を行なわせるために基準値発生器15からはマイナ
スの基準値データが供給されるものとする。

以上のように構成されたモータの回転速度制御装置に
ついて、第１図のブロック構成図と第２図に示したタイ
ミングチャートをもとに、まず最初に速度誤差推定ブロ
ック30の動作を考慮しない場合について、すなわち、第
１加算器21からの誤差データがそのままディジタルフィ
ルタ６に供給されるものとして、その動作を説明する。
ここに、第２図ＡはFG信号増幅器３の出力信号波形、第
２図Ｂは逓倍回路４の出力信号波形、第２図Ｃはリング
カウンタ10のカウント値の推移を示し、第２図Ｄはデー
タメモリ11に格納されるオフセット値の推移を示したも
のである。

なお、キャプスタンモータ１が一回転する間に周波数
発電機２がｐサイクルの出力信号を発生するものとし、
リングカウンタ10のカウント値は０から（ｐ−１）まで
変化し、データメモリ11はｐ個のメモリセルを有してい
るものとする。

第２図の時刻t0が到来すると、リングカウンタ10のカ
ウント値は０となり、データメモリ11の０番地に格納さ
れている区間データが選択され、第２加算器22によって
基準発生器15からの基準値データとの加算が行なわれ
て、その結果が第１加算器21に供給される。一方、カウ
ンタ20によって時刻t1までに計測されたキャプスタンモ
ータ１の平均速度誤差データと前記第２加算器22の出力
データが第１加算器21によって加算されて、その結果が
誤差データとしてディジタルフィルタ６に供給されると
ともに第３加算器23,判別器25にも供給される。第３加
算器23では、この誤差データと、補数器24によって符号
反転された区間データとの加算が行なわれ、加算結果が
誤差データをデータメモリ11の０番地に格納するための
判別データとして判別器25に供給される。ここで、基準
発生器15から供給される基準値を（−Rs），時刻t1以前
にデータメモリ11の０番地に格納されている区間データ
をD0,カウンタ20のカウント値をN0とすると、誤差デー
タの値Er0は次式によって導出される。

Er0＝N0−（Rs−D0） ……（３） また、第３加算器23による加算結果C0は、 C0＝Er0−D0＝N0−Rs ……（４） すなわち、第１加算器21からは真の誤差量にデータメ
モリ11の０番地に格納されている区間データを加算した
ものが誤差データEr0として出力され、第３加算器23か
らは真の誤差量C0に相当するデータが出力される。この
真の誤差量C0があらかじめ定めた範囲を越えていれば、
時刻t2が到来した後に、判別器25によって誤差データEr
0が区間データとしてデータメモリ11の０番地に格納さ
れる。

時刻t2が到来すると、カウンタ20は時刻t1から時刻t2
までの新たなカウント値N1を出力するが、リングカウン
タ10のカウント値は０のまま変化せず、次式で与えられ
る誤差データEr1が第１加算器21から出力される。

Er1＝N1−（Rs−D0） ……（５） 時刻t3が到来すると、リングカウンタ10のカウント値
は１となり、データメモリ11の１番地に格納されている
区間データが選択される。時刻t3以前にデータメモリ11
の１番地に格納されている区間データをD1とし、カウン
タ20のカウント値をN2とすると、誤差データの値Er2は
次式によって導出される。

Er2＝N2−（Rs−D1） ……（６） また、第３加算器23による加算結果C1は、 C1＝Er2＋D1＝N2−Rs ……（７） 真の誤差量C1があらかじめ定めた範囲を越えていれ
ば、時刻t4が到来した後に、判別器25によって誤差デー
タEr2がこの区間の区間データとしてデータメモリ11の
０番地に格納される。

第２図の時刻t1の時点からキャプスタンモータ１が一
回転して、時刻t11が到来すると、リングカウンタ10の
カウント値は再び０となり、時刻t2が到来した後にデー
タメモリ11の０番地に格納された区間データEr0が選択
される。この時点のカウンタ20のカウント値をＮ（2P）
とすると、誤差データの値Er（2P）は次式によって導出
される。

Er（2P）＝Ｎ（2P）−（Rs−Er0） ……（８） また、第３加算器23での加算結果Ｃ（2P）は、 Ｃ（2P）＝Er（2P）−Er0＝Ｎ（2P）−Rs ……（９） 真の誤差量Ｃ（2P）があらかじめ定めた範囲を越えて
いれば、これまでと同様に、判別器25によって誤差デー
タEr（2P）がこの区間の区間データとしてデータメモリ
11の０番地に格納される。

結局、第１図に示したモータの回転速度制御装置にお
いても、第１加算器21,第２加算器22,第３加算器23,判
別器25,リングカウンタ10,データメモリ11によって第８
図の装置と同じ効果が得られる繰り返しコントローラが
構成されており、キャプスタンモータ１が周期的な回転
速度の変動要因を有していたとすると、データメモリ11
から出力される区間データはリングカウンタ10のカウン
ト値の変化に応じて第２図Ｃのように周期的に変化し、
誤差データの周期的変動成分はすべてデータメモリ11に
吸収されることになる。

次に、第１図の速度誤差推定ブロック30の動作につい
て、第３図のフローチャートと第４図の信号波形図をも
とに説明する。なお、第３図は速度誤差推定ブロック30
の動作を表したフローチャートであり、この中では第１
図のブロック図に示されていないレジスタを使用してい
るが、これは、マイクロプロセッサを用いて各部の動作
を行なわせることを想定したもので、第１メモリ31,第
２メモリ32ならびにフローチャート内で用いられている
第３メモリはいずれもマイクロプロセッサ内のデータメ
モリを使用することができ、加減算を始めとする各種の
算術演算もマイクロプロセッサが有している算術論理演
算ユニット（ALU）によって実行することができる。ま
た、第４図Ａは周波数発電機２の出力信号波形図、第４
図Ｂは逓倍回路４の出力信号波形図である。

第３図のブランチ61において逓倍回路４から出力され
る速度信号、すなわち、第４図Ｂの信号のリーディング
エッジの到来時点であるかどうかを判別し、到来してい
れば処理ブロック62に処理を移し、新たなリーディング
エッジが到来していなければブランチ66に処理を移す。

処理ブロック62では第１図の第１メモリ31に格納され
ているデータを第２メモリ32に転送した後に、第１加算
器21から出力される区間あたりの平均誤差データを第１
メモリ31に格納している。

処理ブロック63では第２メモリ32に格納されているデ
ータの値から第１メモリ31のデータの値を減算してレジ
スタに格納し、レジスタの値とあらかじめ準備されてい
る予測係数値の乗算を行なってその結果をレジスタに再
格納し、第１メモリ31に格納されているデータの値から
レジスタの値を減算して、その結果を一時的に待避させ
るために、第１図には図示されていない第３メモリに格
納している。

処理ブロック64では第２メモリ32に格納されているデ
ータの値から第１メモリ31のデータの値を減算してレジ
スタに格納し、レジスタの値を２分の１にしている。

処理ブロック65では、第１メモリ31に格納されている
データの値からレジスタの値を減算してその結果を出力
している。第１図のディジタルフィルタ６にはこの出力
データが供給される。

この一連の処理の意味を第４図を用いて説明する。第
４図の時刻t5が経過した後に処理ブロック62〜65におけ
る処理が行なわれていると仮定すると、処理ブロック62
での処理によって、第１メモリ31には時刻t3から時刻t5
までの区間におけるキャプスタンモータ１の平均速度誤
差に依存したデータが格納され、第２メモリ32には時刻
t1から時刻t3までの区間における平均速度誤差に依存し
たデータが格納される。時刻t1から時刻t5までの速度信
号の１サイクルの間のキャプスタンモータ１の回転速度
誤差の瞬時計測値が直線近似できるものとすると、第１
メモリ31に格納されているデータは時刻t4、すなわち、
時刻t3と時刻t5の中間点における瞬時計測値m1を表し、
第２メモリ32に格納されているデータは時刻t2における
瞬時計測値m2を表すことになる。したがって、第４図の
時刻t5における瞬時計測値の推定値R0は以下の演算を実
行することによって求まり、この演算は処理ブロック64
と処理ブロック65において行なわれる。

さて、第４図の時刻t3,t5,t6の関係は以下のように設
定されている。

すなわち、時刻t5から時刻t6までの時間は時刻t3から
時刻t5までの時間の半分になるように設定されている。
したがって、時刻t3から時刻t6までの間にキャプスタン
モータ１の回転速度の瞬時誤差が直線的に変化するな
ら、時刻t6における瞬時誤差R1は（10）式で求まる推定
値R0から（10）式の右辺第２項をさらに減算すればよい
ことになる。しかしながら、時刻t5での瞬時誤差の推定
値R0が、時刻t3から時刻t5までの間の実際の平均速度の
計測値に基づいて推定できるのに対して、時刻t5時点で
の時刻t6における瞬時誤差R1の予測は、時刻t5から時刻
t6までの間のキャプスタンモータ１の挙動が未知である
ことから、あいまい度が高くなる。事実、時刻t5におけ
る推定誤差R0の出力は、キャプスタンモータ１の慣性モ
ーメントの違いによってその影響度が異なるものの、時
刻t6における瞬時回転速度に影響を与え、実際の瞬時誤
差は第４図に示したR1の大きさよりも小さくなる。この
ため、処理ブロック63では、第２メモリ32に格納されて
いるデータの値から第１メモリ31のデータの値を減算し
た値と、１よりも小さい予測係数の乗算を行なったうえ
で予測値を導出している。この予測係数はキャプスタン
モータ１の慣性モーメントなどを反映させた固定値とし
てあらかじめ用意しておくことができる。また、第４図
の時刻t7が経過した時点で、時刻t5から時刻t7までの区
間における平均速度誤差が計測されるので、その時点で
予測係数の値の妥当性を評価して修正していくこともで
きる。 第３図のブランチ66では第２の誤差データの出
力点が到来したか否かを判別しているが、ここでは、第
４図の時刻t5が経過した後に時刻t6の時点が到来するま
での待ち合わせを行なっている。

第２の誤差データの出力点が到来すれば、処理ブロッ
ク63において第３メモリに待避させた瞬時誤差の予測値
を出力し（処理ブロック67）、処理ブロック68におい
て、ディジタルフィルタ６にサンプリングを開始させる
（サンプリングクロックの供給）。

このようにして、第１図の速度誤差推定ブロック30で
は、たとえば第４図の時刻t5と時刻t6の時点において、
キャプスタンモータ１の速度誤差の瞬時値が予測器33に
よる推定値R0と予測値R1として出力されるため、実際に
は時刻t3から時刻t5までの平均速度誤差を計測している
にもかかわらず、実質的に時間遅れのない計測結果を得
ることができる。この点について、もう少し詳しく説明
すると、まず、キャプスタンモータ１の回転速度は周波
数発電機２によって速度信号に変換され、移動平均要素
を中心に構成されるカウンタ20によってこの速度信号の
周期ごとのインターバルが計測される。カウンタ20の伝
達関数Gcは次式で示される。

ただし、 ここに、Fck（Hz）はカウンタ20に供給される基準ク
ロックの周波数、Ｔ（sec）はサンプリング周期であ
る。

カウンタから出力される計測値から基準値が減算さ
れ、その誤差データはディジタルフィルタ６を介して、
Ｄ−Ａコンバータ７の入力バッファによって構成される
０次ホルダーに供給される。この０次ホルダーの伝達関
数は良く知られているように次式で与えられる。

ところが、第１図の装置では、第４図の信号波形図か
らもわかるように、時刻t5の時点において、時刻t3から
時刻t5までの間の平均速度を計測した結果から推定と予
測によって時刻t5と時刻t6の時点の速度誤差の瞬時値を
導出しているので、（12）式の移動平均要素（ホルダー
と同一の伝達関数。）が相殺され、さらに（14）式にお
けるサンプリング周期Ｔが等価的に２分の１になる。こ
れによって、速度制御系の応答特性が改善されるだけで
なく、繰り返しコントローラの学習過程が短縮される。
このことを再び第10図に戻って説明すると、第10図の時
刻t0から時刻t1までの間の取り込み過程において、誤差
データの周期的なパターンを取り込んでいるにもかかわ
ず、時刻t1から時刻t3にかけての２回の学習過程を経な
ければ速度変動が最小の状態に到達しないのは、非周期
的な外乱の影響もさることながら、取り込み過程におい
て収集した誤差パターンを出力する過程において時間遅
れ（位相遅れ）が生じたことによるところが大きい。つ
まり、第８図の従来装置では、第４図の時刻t3から時刻
t5までの間に計測した誤差データをそのまま時刻t5から
時刻t7までの区間に反映させる構成となっているため、
この区間におけるキャプスタンモータ１の実際の回転速
度と、その間に出力されている誤差データの間にずれが
発生して、多くの学習過程を必要とする。これに対し
て、第１図の装置では、各区間に出力される誤差データ
とその区間でのキャプスタンモータ１の回転速度の間の
ずれを最小にするような速度誤差推定ブロック30を備え
ているので、これまでよりも早期に速度変動を最小値に
収束させることができる。このため、データメモリ11に
格納されている誤差パターンと新たに格納しようとする
誤差パターンの間に殆ど差異がなくなれば、必要に応じ
て、判別器25によって繰り返しコントローラを制御系か
ら切り離す（新たな誤差データの格納を中止する。）こ
ともできる。

さて、第５図は本発明の別の実施例を示したモータの
回転速度制御装置のブロックダイアグラムであり、リン
グカウンタ10,データメモリ11,加算器９によって構成さ
れた繰り返しコントローラは従来例の第５図の装置と同
じになっている。第５図の装置における速度誤差推定ブ
ロック30の動作は第１図の場合と同じであるので説明は
省略するが、第１図の判別器25がデータメモリ11に格納
されている誤差パターンと新たに格納しようとする誤差
パターンの間に殆ど差異がなくなれば、繰り返しコント
ローラを制御系から切り離す機能を有しているのに対し
て、第５図の判別器26は、FG信号増幅器３の出力信号の
サイクル数をカウントすることによってキャプスタンモ
ータ１の回転が何周期目であるかを判別して、適当なタ
イミングで繰り返しコントローラを切り離すように構成
されている。第５図の判別器26による繰り返しコントロ
ーラの切り離しがキャプスタンモータ１の一回転周期後
に行なわれるように設定したとすると、これは、第10図
の時刻t1の段階で繰り返しコントローラを切り離すこと
を意図したことになり、その場合にはキャプスタンモー
タ１の一回転後に第９図のブロックが制御系から切り離
されるので、非繰り返し制御の形態をとることになる。
もちろん、第５図に示した装置においても速度誤差推定
ブロック30によって、きわめて短時間で最小の速度変動
の状態に収束することはいうまでもない。

ところで、第２図に示したタイミングチャートによれ
ば、データメモリ11には周波数発電機２の出力信号の一
回転あたりのサイクル数に等しいだけのアドレス数を必
要とするが、多くの場合、このアドレス数は少なくする
ことができる。たとえば、キャプスタンモータ１が３相
全波型のダイレクトドライブ形式の無整流子モータで、
回転子磁極数が８であり、キャプスタンモータ１に直結
された周波数発電機２の出力信号の一回転あたりのサイ
クル数が357であったとすると、キャプスタンモータ１
には一回転あたり24サイクルのトルクリップルが発生す
るが、繰り返し制御によりこれを制御するためには、一
回転あたり48種類以上のデータを用意しておけばよく、
データメモリ11のアドレス数は357の公約数である51に
設定すればよい。もちろん、データメモリ11のアドレス
数を削減したとしても速度誤差推定ブロック30を備える
ことによって、短い時間で速度変動を最小値に収束させ
るという本発明の効果が失われるものではない。

また、第１図および第５図の実施例においては、いず
れも速度誤差推定ブロック30を構成する判別器25あるい
は判別器26によって適当なタイミングで繰り返しコント
ローラを制御系から切り離すことを前提にして装置が構
成されているが、これまでよりも短い時間で速度変動を
最小値に収束させるという効果だけを期待するなら、必
ずしもこれらの判別器は必要ではない。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のモータの回
転速度制御装置は、キャプスタンモータ１の速度に依存
した周期を有する速度信号の周期ごとのインターバルを
計測して、前記計測区間における平均測定値を平均速度
データとして出力する平均速度計測手段（カウンタ20）
と、アドレスが前記計測区間に応じて選択され、前記ア
ドレスに前記平均測定値に基づいた区間データが格納さ
れるデータメモリ11と、前記平均速度計測手段からの出
力と基準値と前記データメモリに格納されている区間デ
ータの値を加算して誤差データを出力する誤差検出手段
（第１図の実施例においては第１加算器21と第２加算器
22によって構成され、第５図では第１加算器21と加算器
９によって構成されている。）と、各計測時点における
平均測定値とそれ以前の測定値から前記計測時点以後に
反映させる出力値を推定して推定誤差データとして出力
する速度誤差推定手段（速度誤差推定ブロック30）と、
前記誤差データに基づいて前記モータを駆動する駆動手
段（モータ駆動回路８）を備えているので、短い時間で
速度変動を最小値に収束させることが可能な装置を実現
することができ、大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すモータの回転速度制御
装置のブロックダイアグラム、第２図は第１図の装置の
動作を説明するタイミングチャート、第３図は第１図の
装置の動作を説明するフローチャート、第４図は第１図
の主要部の信号波形図、第５図は本発明の別の実施例を
示すブロックダイアグラム、第６図は従来例を示すブロ
ックダイアグラム、第７図は第６図の主要部の信号波形
図、第８図は別の従来例を示すブロックダイアグラム、
第９図は繰り返しコントローラ部の伝達関数のブロック
図、第10図は第８図の装置の時間応答特性図である。 １……キャプスタンモータ、８……モータ駆動回路、11
……データメモリ、20……カウンタ、21……第１加算
器、22……第２加算器、30……速度誤差推定ブロック。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−6782（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−114488（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−235687（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−298975（ＪＰ，Ａ) 中野道雄・原辰次著、「繰り返し制御 系の理論と応用」（システムと制御ＶＯ Ｌ．30，ＮＯ．１，ＰＰ．34−41、1986 年発行) 原辰次著、「繰り返し制御」（計測と 制御ＶＯＬ．25，ＮＯ．12，ＰＰ．1111 −1119、1986年発行)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの速度に依存した周期を有する速度
   信号のリーディングエッジの到来毎に基準クロック数を
   計数することにより周期毎のインターバルを計測して該
   計測区間における平均測定値を平均速度データとして出
   力するカウンタと、アドレスが前記計測区間に応じて選
   択され該アドレスに前記平均測定値に基づいた区間デー
   タが格納されるデータメモリと、前記カウンタからの出
   力と基準値と前記データメモリに格納されている区間デ
   ータの値を加算して誤差データを出力する誤差検出手段
   と、前記速度信号のリーディングエッジにおける測定値
   とそれ以前の測定値をもとに近似法により計測時点にお
   ける予測瞬時値を算出して該予測瞬時値から得られる第
   １の推定誤差データを出力するとともに前記計測時点に
   前記速度信号のリーディングエッジの到来インターバル
   の２分の１の期間を加算した時点を予測中間点として設
   定し、前記速度信号のリーディングエッジにおける測定
   値とそれ以前の測定値から近似法により前記予測中間点
   における予測瞬時値を算出して該予測瞬時値から得られ
   る第２の推定誤差データを出力する速度誤差推定手段
   と、前記第１の推定誤差データを前記速度信号のリーデ
   ィングエッジ毎にサンプリングするとともに前記第２の
   推定誤差データを前記予測中間点毎にサンプリングする
   ディジタルフイルタと、前記ディジタルフイルタの出力
   に基づいて前記制御対象を駆動する駆動手段を具備して
   なるモータの回転速度制御装置。
2. 【請求項２】モータの速度に依存した周期を有する速度
   信号のリーディングエッジの到来毎に基準クロック数を
   計数することにより周期毎のインターバルを計測して該
   計測区間における平均測定値を平均速度データとして出
   力するカウンタと、アドレスが前記計測区間に応じて選
   択され該アドレスに前記平均測定値に基づいた区間デー
   タが格納されるデータメモリと、前記カウンタからの出
   力と基準値と前記データメモリに格納されている区間デ
   ータの値を加算して誤差データを出力する誤差検出手段
   と、前記速度信号のリーディングエッジにおける測定値
   とそれ以前の測定値をもとに近似法により計測時点にお
   ける予測瞬時値を算出して該予測瞬時値から得られる第
   １の推定誤差データを出力するとともに前記計測時点に
   前記速度信号のリーディングエッジの到来インターバル
   の２分の１の期間を加算した時点を予測中間点として設
   定し、前記速度信号のリーディングエッジにおける測定
   値とそれ以前の測定値をもとにして近似法にあらかじめ
   用意された１よりも小さい予測係数を加味した演算によ
   り前記予測中間点における予測瞬時値を算出して該予測
   瞬時値から得られる第２の推定誤差データを出力する速
   度誤差推定手段と、前記第１の推定誤差データを前記速
   度信号のリーディングエッジ毎にサンプリングするとと
   もに前記第２の推定誤差データを前記予測中間点毎にサ
   ンプリングするディジタルフイルタと、前記ディジタル
   フイルタの出力に基づいて前記制御対象を駆動する駆動
   手段を具備してなるモータの回転速度制御装置。
3. 【請求項３】モータの速度に依存した周期を有する速度
   信号のリーディングエッジの到来毎に基準クロック数を
   計数することにより周期毎のインターバルを計測して該
   計測区間における平均測定値を平均速度データとして出
   力するカウンタと、アドレスが前記計測区間に応じて選
   択され該アドレスに前記平均測定値に基づいた区間デー
   タが格納されるデータメモリと、前記カウンタからの出
   力と基準値と前記データメモリに格納されている区間デ
   ータの値を加算して誤差データを出力する誤差検出手段
   と、前記速度信号のリーディングエッジにおける測定値
   とそれ以前の測定値をもとに近似法により計測時点にお
   ける予測瞬時値を算出して該予測瞬時値から得られる第
   １の推定誤差データを出力するとともに前記計測時点に
   前記速度信号のリーディングエッジの到来インターバル
   の２分の１の期間を加算した時点を予測中間点として設
   定し、前記速度信号のリーディングエッジにおける測定
   値とそれ以前の測定値をもとにして近似法にあらかじめ
   用意された１よりも小さい予測係数を加味した演算によ
   り前記予測中間点における予測瞬時値を算出して該予測
   瞬時値から得られる第２の推定誤差データを出力する速
   度誤差推定手段と、前記第１の推定誤差データを前記速
   度信号のリーディングエッジ毎にサンプリングするとと
   もに前記第２の推定誤差データを前記予測中間点毎にサ
   ンプリングするディジタルフイルタと、前記ディジタル
   フイルタの出力に基づいて前記制御対象を駆動する駆動
   手段を具備し、前記計測時点毎に前記予測係数の値の妥
   当性を評価したうえで更新するように構成してなるモー
   タの回転速度制御装置。