JP2584435B2 - Speed servo circuit - Google Patents

Speed servo circuit

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JP2584435B2 JP59134892A JP13489284A JP2584435B2 JP 2584435 B2 JP2584435 B2 JP 2584435B2 JP 59134892 A JP59134892 A JP 59134892A JP 13489284 A JP13489284 A JP 13489284A JP 2584435 B2 JP2584435 B2 JP 2584435B2
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はフロッピーディスクを駆動するモータ等に
適用して好適なモータの速度サーボ回路,特に定常偏差
の生じない速度サーボ回路に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed servo circuit for a motor suitable for application to a motor for driving a floppy disk, and more particularly to a speed servo circuit having no steady-state deviation.

背景技術とその問題点 モータの回転速度を基準の回転速度に制御するために
使用される速度サーボ回路は一般に第2図に示すように
構成される。
2. Description of the Related Art A speed servo circuit used to control the rotation speed of a motor to a reference rotation speed is generally configured as shown in FIG.

制御対象たるモータ(1)にはモータ(1)の回転速
度に比例した回転信号SMを得る周波数発電機(FG)等の
回転信号発生手段(2)が設けられ、この回転信号SM
端子(3)に供給された基準信号SREFとが速度偏差形成
手段(4)に供給されて、基準信号SREFに対するモータ
回転速度の偏差量(PWM信号)が求められ、この速度偏
差信号ΔVがローパスフィルタ(5)にて直流制御電圧
VCTLに変換され、変換されたこの直流制御電圧VCTLがモ
ータドライバー(6)に供給されることによって、モー
タ(1)は基準信号SREFに対応した回転速度にコントロ
ールされる。
Rotation signal generating means such as a control object serving as the motor (1) obtaining a rotation signal S M which is proportional to the rotational speed of the motor (1) is a frequency generator (FG) (2) is provided, and the rotation signal S M The reference signal S REF supplied to the terminal (3) is supplied to the speed deviation forming means (4) to determine a deviation amount (PWM signal) of the motor rotation speed with respect to the reference signal S REF . Is the DC control voltage by the low-pass filter (5)
The DC control voltage V CTL is converted to V CTL and the converted DC control voltage V CTL is supplied to the motor driver (6), whereby the motor (1) is controlled to a rotation speed corresponding to the reference signal S REF .

さて、このような速度サーボ回路(10)では、周知の
ようにモータ(1)を基準信号SREFと完全に対応した回
転速度にはコントロールすることができず、必ず定常偏
差が発生する。
Now, in such a speed servo circuit (10), as is well known, the motor (1) cannot be controlled to a rotational speed completely corresponding to the reference signal S REF, and a steady-state deviation always occurs.

すなわち、第2図に示す速度サーボ回路(10)のよち
なフィードバック制御系は、第3図に示すような制御ブ
ロックとして表わすことができる。同図で、ωはフィー
ドバック制御後のモータ(1)の回転周波数、ωref
基準周波数であって、モータ(1)及びモータドライバ
ー(6)は一次遅れ要素として表わされるから、ωとω
refとの関係は、 となり、ラプラス変換の公式から、t→∞でのωの値
は、 となる。従って、目標の回転周波数ωrefに対する実際
のモータ回転数ωは、 だけの偏差Δωが発生する。この偏差Δωは定常偏差で
あって、モータ(1)は目標の回転速度よりも必ず若干
遅い回転速度で安定状態となる。従って、従来ではこの
定常偏差Δωを考慮して目標の回転周波数ωrefを若干
大きな値に選定している。
In other words, the feedback control system, which is a frequent feedback servo circuit (10) shown in FIG. 2, can be represented as a control block as shown in FIG. In the figure, ω is the rotation frequency of the motor (1) after the feedback control, ω ref is the reference frequency, and the motor (1) and the motor driver (6) are expressed as first-order lag elements.
The relationship with ref is From the Laplace transform formula, the value of ω at t → ∞ is Becomes Therefore, the actual motor rotation speed ω with respect to the target rotation frequency ω ref is Only the deviation Δω occurs. This deviation Δω is a steady-state deviation, and the motor (1) is always in a stable state at a rotational speed slightly lower than the target rotational speed. Therefore, in the conventional are selected rotation frequency omega ref goal slightly larger value in consideration of this steady-state deviation [Delta] [omega.

しかし、第2図に示すフィードバック制御系でこの定
常偏差Δωをなくすことができれば、目標の回転周波数
ωrefを変更しないでも済むから、より正確に目標とな
る回転周波数ωrefを設定できる。
However, if the steady-state deviation Δω can be eliminated by the feedback control system shown in FIG. 2, it is not necessary to change the target rotation frequency ω ref , so that the target rotation frequency ω ref can be set more accurately.

発明の目的 そこで、この発明では計測値の振動を抑制し、定常偏
差が発生しない速度サーボ回路を提案するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, the present invention proposes a speed servo circuit that suppresses the oscillation of a measured value and does not generate a steady-state deviation.

発明の概要 そのため、この発明の速度サーボ回路では上述のフィ
ードバック制御系を採るものにおいて、例えば、第1図
および第13図に示すように、制御すべきモータ(1)の
回転速度に比例した回転信号を得る回転信号発生手段
(2)と、上記モータの回転信号に同期して初期バイア
スデータを取り込んで上記回転信号から信号変換された
データを計測する計測カウンタ(21)と、この計測カウ
ンタより得られる計測値およびこの計測値の一時点前の
計測値にそれぞれ所定の定数により演算した後に減算す
ることにより、上記計測値に微分特性を付与して上記計
測値の振動を抑制する回路(40)と、上記微分回路の出
力値をロードするデータカウンタ(23)と、上記データ
カウンタ(23)内にロードされた上記計測値より基準速
度に対する速度偏差を、上記計測値(PM)の周期毎に、
上記速度偏差量に対応したパルス幅を有する第1の速度
偏差信号(S1)として発生する第1の制御信号発生手段
(30)と、上記データカウンタ(23)内にロードされた
上記計測値(PM)より基準速度に対する速度偏差を、上
記回転信号(SM)の回転周期毎に、上記速度偏差の方向
に対応した極性と、上記速度偏差量に対応したパルス幅
を有する第2の速度偏差信号(S2)として発生する第2
の制御信号発生手段(13)とを有し、この制御信号発生
手段からの第2の速度偏差信号(S2)をチャージポンプ
(14)を介して直流制御電圧として上記第1の制御信号
発生手段からの第1の速度偏差信号(S1)に加算して上
記モータの回転速度制御を行うようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, in a speed servo circuit according to the present invention which employs the above-described feedback control system, for example, as shown in FIGS. 1 and 13, the rotational speed is proportional to the rotational speed of a motor (1) to be controlled. A rotation signal generating means (2) for obtaining a signal, a measurement counter (21) for acquiring initial bias data in synchronization with the rotation signal of the motor and measuring data converted from the rotation signal, and a measurement counter (21). A circuit (40) which adds a differential characteristic to the measured value and subtracts the measured value and the measured value one time before the measured value by a predetermined constant after subtracting them, thereby suppressing the vibration of the measured value. ), A data counter (23) for loading the output value of the differentiating circuit, and a speed with respect to a reference speed based on the measured value loaded in the data counter (23). The deviation for each cycle of the measured value (P M),
First control signal generating means (30) for generating a first speed deviation signal (S 1 ) having a pulse width corresponding to the speed deviation amount, and the measured value loaded in the data counter (23) (P M ), a speed deviation with respect to the reference speed is determined for each rotation cycle of the rotation signal (S M ) by a second having a polarity corresponding to the direction of the speed deviation and a pulse width corresponding to the speed deviation amount. Second generated as speed deviation signal (S 2 )
And a second speed deviation signal (S 2 ) from the control signal generating means as a DC control voltage via a charge pump (14). The rotation speed control of the motor is performed by adding to the first speed deviation signal (S 1 ) from the means.

実施例 続いて、この発明に係るモータの速度サーボ回路につ
いて第1図及び第4図以下を参照して詳細に説明する。
Embodiment Next, a speed servo circuit for a motor according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

第1図はこの発明に係るモータの速度サーボ回路(1
0)の一例を示すもので、回転信号発生手段(2)より
得られた回転信号SMと端子(3)に供給された基準信号
SREFが第1の信号形成手段(11)に供給されて、基準周
波数ωrefに対するモータ(1)の回転速度偏差に対応
したパルス幅を有する第1の速度偏差信号S1が形成され
る。この第1の速度偏差信号S1は基準信号SREFが速度偏
差に応じてパルス幅変調されたパルス信号であって、第
2図に示す速度偏差信号ΔVに対応する。
FIG. 1 shows a motor speed servo circuit (1) according to the present invention.
Shows an example of a 0), the rotation signal generating means (2) from the obtained rotation signal S M and the supplied reference signal to the terminal (3)
S REF is supplied to the first signal forming means (11), a first speed deviation signals S 1 having a pulse width corresponding to the rotational speed deviation of the motor (1) with respect to the reference frequency omega ref is formed. The first speed deviation signals S 1 is a pulse-width modulated signal in response to the reference signal S REF is speed deviation, corresponding to the speed deviation signal ΔV shown in Figure 2.

第1の速度偏差信号S1の端子(12)に加えられた基準
クロックCKaと共に、第2の信号形成手段(13)に供給
されて、回転信号SMの回転周期ごとに、速度偏差の極性
に対応した極性と速度偏差量に対応したパルス幅を有す
る第2の速度偏差信号S2が形成される。
With the reference clock CKa made to the first speed deviation signals S 1 terminal (12), it is supplied to the second signal forming means (13) for each rotation cycle of the rotation signal S M, the speed deviation polarity second speed deviation signal S 2 is formed to have a pulse width corresponding to the polarity and the speed deviation amount corresponding to.

基準クロックCKaは後述するように、モータ(1)が
基準回転速度に達したときに得られる回転信号SMの周波
数よりも高い周波数に選定され、また速度偏差の極性と
は、この例では基準回転速度よりも速いときを正極性と
し、遅いときを負極性とする。このため、基準回転速度
よりも速いとき、第2の速度偏差信号S2はその速度偏差
量に応じたパルス幅を有する負極性のパルス信号が得ら
れ、これとは逆に基準回転速度よりも遅いときには、そ
の速度偏差量に応じたパルス幅を有する正極性の第2の
速度偏差信号S2が得られる。また、この正又は負極正の
パルスは回転信号SMの回転周期ごとに得られる。
Reference clocks CKa, as described below, is selected to be a frequency higher than the frequency of the rotation signal S M obtained when the motor (1) reaches the reference rotational speed, also a polarity of the speed deviation, the reference in this example When the rotation speed is higher than the rotation speed, the polarity is positive, and when the rotation speed is lower, the polarity is negative. Therefore, when higher than the reference rotational speed, a second speed deviation signal S 2 is negative pulse signal is obtained having a pulse width corresponding to the speed deviation amount, which the than the reference rotational speed conversely when slow, the second speed deviation signal S 2 of the positive polarity is obtained having a pulse width corresponding to the speed deviation. The pulse of the positive or negative GokuTadashi is obtained for each rotation cycle of the rotation signal S M.

第2の速度偏差信号S2はさらに第3の信号形成手段
(14)に供給されて第2の速度偏差信号S2のパルス幅と
極性に対応してモータコントロール電圧VCTL(DC電圧)
のDCレベルがコントロールされる。すなわち、第2の速
度偏差信号S2が正極性のパルス信号である場合にはモー
タコントロール電圧VCTLのDCレベルが基準値よりも低く
なるようにコントロールされ、逆の場合には基準値より
も高くなるようにコントロールされる。
Second speed deviation signal S 2 is further third signal forming means (14) and supplied to a second speed deviation signal corresponding to the pulse width and polarity of S 2 motor control voltage V CTL (DC voltage)
DC level is controlled. That is, when the second speed deviation signal S 2 is a positive polarity pulse signal is controlled so that the DC level of the motor control voltage V CTL is lower than the reference value, than the reference value in the opposite case Controlled to be high.

従って、モータコントロール電圧VCTLによってモータ
ドライバー(6)が駆動されてモータ(1)が基準回転
速度にコントロールされる。
Therefore, the motor driver (6) is driven by the motor control voltage VCTL , and the motor (1) is controlled to the reference rotation speed.

さて、第2の速度偏差信号S2によってコントロール電
圧VCTLのDCレベルは増減するものであるから、第2及び
第3の信号形成手段(11),(13)は一種の積分回路と
みなすことができる。そのため、第1図のフィードバッ
ク制御系は第4図に示すように積分要素K2/sを含んだブ
ロックとして表わすことができ、ωとωrefとの関係
は、 となり、このときt→∞でのωの値は、 となり、偏差Δωは、 Δω=ωref−ωref=0 ……(6) となって、定常偏差Δωは零になる。
Now, since the DC level of the control voltage V CTL by a second speed deviation signal S 2 is intended to increase or decrease, the second and third signal forming means (11), (13) should be regarded as a kind of integration circuit Can be. Therefore, the feedback control system of FIG. 1 can be represented as a block including the integral element K 2 / s as shown in FIG. 4, and the relationship between ω and ω ref is At this time, the value of ω at t → ∞ is Next, deviation Δω is, become a Δω = ω ref -ω ref = 0 ...... (6), steady-state error Δω is zero.

このため、第1図に示す速度サーボ回路(10)では基
準信号SREFに完全に比例した基準回転速度にモータ
(1)をコントロールすることができる。
For this reason, the speed servo circuit (10) shown in FIG. 1 can control the motor (1) to the reference rotation speed completely proportional to the reference signal S REF .

第5図は第2図に示す従来の速度サーボ回路(10)に
この発明を応用した場合であって、この場合には第1の
速度偏差信号S1が第2図の速度偏差信号ΔVになること
から、第3の信号形成手段(4)の出力であるコントロ
ール電圧(V3とする)とローパスフィルタ(5)で平滑
されたコントロール電圧(V1とする)が混合回路(15)
で重畳され、重畳されたこのコントロール電圧VCTLがモ
ータドライバー(6)に供給される。
Figure 5 is a case of applying the invention to the conventional velocity servo circuit (10) shown in FIG. 2, the speed deviation signal ΔV of the first speed deviation signal S 1 is the second view in this case from becoming, third (and V 1) signal forming means (4) (a V 3) control voltage is the output of the control voltage which is smoothed by a low pass filter (5) is mixed circuit (15)
The control voltage VCTL, which is superimposed on the control voltage VCTL, is supplied to the motor driver (6).

第5図に示すフィードバック制御系は第6図に示すよ
うに、積分要素が、 に変るだけであるから、このときのωとωrefとの関係
は、 従って、t→∞のときのωの値は、 となり、この場合も、定常偏差Δωを零にすることがで
きる。
As shown in FIG. 6, the feedback control system shown in FIG. The relationship between ω and ω ref at this time is Therefore, the value of ω when t → ∞ is In this case as well, the steady-state deviation Δω can be made zero.

ところで、(8)式において右辺の分母を零にしたと
きの実根が大きいときは振動振幅が小さくなるので、基
準回転速度に至るまでの整定時間が短縮され、また外乱
に対しても強くなる。
By the way, in the equation (8), when the real root when the denominator on the right side is zero is large, the vibration amplitude is small, so that the settling time until reaching the reference rotation speed is shortened, and the system is more resistant to disturbance.

続いて、この発明の実施例を説明する。第7図は第5
図に対応する実施例であって、その要部のみ示す。
Next, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 shows the fifth
This is an embodiment corresponding to the figure, and only the main part is shown.

この実施例は第1及び第2の速度偏差信号S1,S2をデ
ジタル的に形成するようにした場合であって、第1の信
号形成手段(11)は計測カウンタ(21)、バイアスデー
タ用メモリ(又はレジスタ)(22)及びデータカウンタ
(23)を有し、計測カウンタ(21)には回転信号SMに同
期してバイアスデータ(初期データ)がロードされ、デ
ータカウンタ(23)にはやはりこの回転信号SMに同期し
て計測カウンタ(21)の計測データがロードされる。
In this embodiment, the first and second speed deviation signals S 1 and S 2 are digitally formed. The first signal forming means (11) includes a measurement counter (21), a bias data Memory (or register) (22) and a data counter (23). The measurement counter (21) is loaded with bias data (initial data) in synchronization with the rotation signal SM, and is loaded into the data counter (23). is also measured data of the rotation signal S M in synchronization with measurement counter (21) is loaded.

そのため、回転信号SM(第8図A)は第1のモノマル
チ(25)に供給されて、その立下りに同期した第1のマ
ルチ出力M1(同図B)が形成されると共に、この第1の
マルチ出力M1がさらに第2のモノマルチ(26)に供給さ
れてその立上りに同期した第2のマルチ出力M2(同図
C)が形成される。第2のマルチ出力M2はNビットの計
測カウンタ(21)に対するロードパルスとして使用さ
れ、第2のマルチ出力M2のローレベルの期間にバイアス
データがロードされる。バイアスデータは計測カウンタ
(21)が一度キャリーを出してから2N-1の値となる時点
が目標の回転数となるような所定の値2M(M<N)に設
定される。
Therefore, the rotation signal S M (FIG. 8A) is supplied to the first mono-multi (25) to form a first multi-output M 1 (B in FIG. 8) synchronized with the fall of the signal. the first multi-output M 1 further second monostable multivibrator (26) and supplied to a second multi-output M 2 synchronized with the rise (FIG. C) is formed. Second multi-output M 2 is used as a load pulse for the N-bit measurement counter (21), bias data is loaded during the second low-level multi-output M 2. The bias data is set to a predetermined value 2 M (M <N) such that the target rotation speed is reached when the value of 2 N-1 is reached after the measurement counter (21) once outputs the carry.

第1のマルチ出力M1は計測カウンタ(21)に対するク
ロックCKbをゲートするゲートパルスとして使用され、
そのためこのクロックCKbと第1のマルチ出力M1がアン
ドゲート(27)に供給される。計測カウンタ(21)の動
作をアナログ的に図示すれば第8図Dのようになり、第
2のマルチ出力M2でロードされたバイアスデータはこの
第2のマルチ出力M2がハイレベルになった時からカウン
トアップ動作が開始し、回転信号SMの1回転周期内で計
測カウンタ(21)がフルカウントになり最大値の2N−1
になった後再びカウントアップ動作が継続し、次に得ら
れる第1のマルチ出力M1の立ち下がりの時点で計測カウ
ンタ(21)の計測データがラッチされる。ラッチ回路
(28)にラッチされる計測データをアナログ的に図示す
ると、第8図Eのようになる。
First multi-output M 1 is used as a gate pulse to gate the clock CKb for measuring counter (21),
Therefore multi-output M 1 of the clock CKb and the first is supplied to an AND gate (27). It becomes the operation of the measurement counter (21) as shown in FIG. 8 D if analog manner shown, biased data loaded in the second multi-output M 2 is turned multiple output M 2 of the second to the high level When the count-up operation starts, the measurement counter (21) reaches a full count within one rotation cycle of the rotation signal S M and reaches the maximum value of 2 N −1.
It continues the count-up operation again after it becomes, the measurement data of the next resultant first multi output M 1 falling measured at counter (21) is latched. FIG. 8E shows analogously the measurement data latched by the latch circuit (28).

第1のマルチ出力M1が得られる時点での計測データは
回転信号SMの周期、すなわちモータ(1)の回転数の速
さに応じて変化する。モータ回転数が速いときはそれだ
け1回転周期が短かくなるので、ラッチされる計測デー
タは小さく、これとは逆にモータ回転数が遅いときはそ
れだけ1回転周期が長くなるのでこのときの計測データ
は大きくなる。
Period of measurement data rotation signal S M at the time the first multi-output M 1 is obtained, i.e. changes in accordance with the rotational speed of the speed of the motor (1). When the motor rotation speed is high, the one rotation cycle becomes shorter, so the measurement data to be latched is small. Conversely, when the motor rotation speed is low, the one rotation cycle becomes longer, so the measurement data at this time is increased. Becomes larger.

ラッチされた計測データはNビットのデータカウンタ
(23)にロードされる。そのため、データカウンタ(2
3)には端子(32)に得られるクロックCKa′(CKaと同
一でも相違してもよい)が供給されると共に、分周器
(33)に供給されて、これが1/2Nに分周されて第9図B
に示す基準クロックCKaが形成され、この基準クロックC
Kaの立下りタイミングに同期してラッチされた計測デー
タがロードされる。
The latched measurement data is loaded into an N-bit data counter (23). Therefore, the data counter (2
3) is supplied with a clock CKa '(which may be the same as or different from CKa) obtained at a terminal (32) and is also supplied to a frequency divider (33), which divides the frequency into 1 / 2N. FIG. 9B
The reference clock CKa shown in FIG.
The latched measurement data is loaded in synchronization with the fall timing of Ka.

データロード後はクロックCKa′によってロードされ
た計測データがカウントアップされ、カウントアップさ
れたカウントデータのうちMSBビットを示すMSBパルスPM
(第9図A)とクロックCKaがパルス形成手段(30)に
供給されて、第1の速度偏差信号S1が形成される。
After data loading is measured data counted up loaded by a clock CKa ', MSB pulse P M that indicates the MSB bit of the count-up count data
(FIG. 9 A) and the clock CKa is supplied to the pulse forming means (30), a first speed deviation signal S 1 is formed.

MSBパルスPMはデータカウンタ(23)のカウントデー
タが、0〜2N-1の間で“0"で、2N-1〜2N−1の間は“1"
となるデューテー50%のパルスであって、しかもデータ
カウンタ(23)と分周器(33)とは同一のクロックCK
a′で駆動されるものであるから、1/2Nに分周された基
準クロックCKaとMSBパルスPMとはそのパルス周期が一致
する。
MSB pulse P M is the count data of the data counter (23) is at "0" between 0 to 2 N-1, between the 2 N-1 ~2 N -1 " 1"
And the data counter (23) and the frequency divider (33) have the same clock CK
since it is intended to be driven by a ', 1/2 and the divided reference clock CKa and MSB pulse P M to N that the pulse period is matched.

ただし、基準クロックCKaに対するMSBパルスPMの位相
はデータカウンタ(23)にロードされる計測データの大
小によって相違する。すなわち、モータ(1)の回転数
が速いときは第1のマルチ出力M1によってラッチされる
計測データは2N-1以下の値であるから、そのときのMSB
パルスPMは“0"であり、データカウンタ(23)にロード
される計測データが2N-1になるまでは“0"のままである
(第9図A,B参照)。
However, MSB pulse P M of the phase with respect to the reference clock CKa is different depending on the magnitude of the measured data to be loaded into the data counter (23). That is, when the number of revolutions of the motor (1) is high, the measurement data latched by the first multi-output M1 is a value of 2 N-1 or less.
Pulse P M is "0", to the measurement data to be loaded into the data counter (23) is 2 N-1 remains "0" (FIG. 9 A, see B).

なお、データカウンタ(23)はリミッタ付きデータカ
ウンタが使用され、演算の結果ボローが発生するようで
あれば、カウントデータが強制的に0にセットされ、キ
ャリーが発生するようであれば、2N-1がセットされる。
As the data counter (23), a data counter with a limiter is used. If a borrow occurs as a result of the operation, the count data is forcibly set to 0. If a carry occurs, 2 N -1 is set.

パルス形成手段(30)はフリップフロップ等で構成す
ることができ、MSBパルスPMの立下りでセットし、基準
クロックCKaの立下りでリセットさせるようにしておけ
ば、第9図A,Bの位相関係にあるときは、同図Cに示す
ような第1の速度偏差信号S1が出力される。
Pulse forming means (30) may be constituted by a flip-flop or the like, is set at the falling edge of the MSB pulse P M, if as to reset at the falling edge of the reference clock CKa, FIG. 9 A, the B when in the phase relationship, the first speed deviation signals S 1 such as shown in C in the drawing is outputted.

これに対し、モータ(1)の回転数が遅いときにはデ
ータカウンタ(23)にロードされる計測データは2N-1
上になっているので、基準クロックCKaのタイミングで
みれば、そのときのMSBパルスPMは“1"になっている
(第9図D)。従って、このとき得られる第1の速度偏
差信号S1は同図Eのようになり、速度偏差に対応したパ
ルス幅を有する信号が得られる。
On the other hand, when the rotation speed of the motor (1) is low, the measured data loaded into the data counter (23) is 2 N-1 or more. pulse P M is set to "1" (FIG. 9 D). Accordingly, the first speed deviation signals S 1 obtained at this time is as shown in FIG E, a signal having a pulse width corresponding to the speed deviation is obtained.

MSBパルスPM及び基準クロックCKaはさらに第2の信号
形成手段(13)に供給される。
MSB pulse P M and the reference clock CKa is further supplied to the second signal forming means (13).

第2の信号形成手段(13)はモータ回転数が速いと
き、その速さに応じたパルス幅を有する負極性のパルス
が得られ、遅いときにはその遅さに応じたパルス幅を有
する正極性のパルスが得られるようにしたものであっ
て、第10図Cに示すような計測データ(アナログ換算
値)のときには、MSBパルスPMと基準クロックCKaとの位
相関係は第10図D,Eのようになるので、基準クロックCKa
に対しMSBパルスPMの位相が進んでいる場合、すなわち
回転数が遅い場合には同図Gに示す負極性のパルスS2M
をもつ第2の速度偏差信号S2が得られる。
The second signal forming means (13) obtains a negative pulse having a pulse width corresponding to the speed when the motor rotation speed is high, and a positive pulse having a pulse width corresponding to the speed when the motor rotation speed is low. be one pulse is to be obtained, when the measurement data as shown in FIG. 10 C (analog converted value), the phase relation between the MSB pulse P M and the reference clock CKa is in Figure 10 D, E The reference clock CKa
If advances the phase of the MSB pulse P M to: a pulse S 2M in when the rotation speed is slow, the negative polarity shown in the drawing G
A second speed deviation signal S 2 having obtained.

従って、第2の信号形成手段(13)では基準クロック
CKaの立上がりMSBパルスPMの立下りタイミングよりも速
いときに、負極性のパルスが得られることになる。その
パルス幅は回転数によって相違する。回転が速いとそれ
だけパルス幅が広くなる。そのため、この負極性のパル
スは基準クロックの立上りタイミングからMSBパルスPM
の立下りタイミングまでの期間得られることになる。
Therefore, in the second signal forming means (13), the reference clock is used.
When faster than the falling timing of the rising MSB pulse P M of CKa, so that the negative pulse is obtained. The pulse width differs depending on the number of rotations. The faster the rotation, the wider the pulse width. Therefore, MSB pulse P M from the rising timing of the negative pulse is the reference clock
Is obtained until the fall timing.

回転数が遅い場合にはMSBパルスPMと基準クロックCKa
との位相関係は上述と逆になって、MSBパルスPMの立下
りタイミングよりも基準クロックCKaの立上りが遅くな
るので、正極性のパルスS2Pをもつ第2の速度偏差信号S
2が得られ、パルス幅は回転数が遅くなるほど幅広くな
る。
MSB pulse when the rotation speed is slow, P M and the reference clock CKa
The phase relationship between the turned above opposite, MSB pulse P since the rise of the reference clock CKa than the falling timing of M is delayed, the second speed deviation signal S having a positive pulse S 2P
2 is obtained, and the pulse width becomes wider as the rotation speed becomes slower.

このように、第2の速度偏差信号S2は回転数が基準の
回転数より速いか遅いかに対応した極性をもつと共に、
その偏差量に対応したパルス幅を有するものであり、基
準の回転数のときはMSBパルスPMと基準クロックCKaとが
同相となるので、正又は負極性のパルスはいずれも出力
されない。
As described above, the second speed deviation signal S 2 has a polarity corresponding to whether the rotation speed is faster or slower than the reference rotation speed, and
The deviation amount are those having a pulse width corresponding, the reference when the rotational speed of and the MSB pulse P M and the reference clock CKa in phase, either positive or negative pulse is not output.

なお、第2の速度偏差信号S2は回転信号SMの立下りで
1周期ごとにクリアされると共に、この1回転周期内に
おいて得た正又は負極性のパルスS2P,S2Mは最初のパル
スが得られたのちは自己保持される。従って、回転信号
SMの1周期に1個の割合でパルスS2P又はS2Mが生成され
る。そして、パルスS2P,S2Mのない区間はいずれもハイ
インピーダンスに保持される。
The second speed deviation signal S 2 together with cleared for each cycle on the falling edge of the rotation signal S M, pulses S 2P positive or negative polarity obtained in this one rotation cycle, S 2M first After the pulse is obtained, it is self-held. Therefore, the rotation signal
One pulse S 2P or S 2M is generated in one period of S M. Then, the sections without the pulses S 2P and S 2M are both kept at high impedance.

第2の速度偏差信号S2は直流制御電圧V3に変換するた
めの第3の信号形成手段(14)に供給される。第3の信
号形成手段(14)はチャージポンプを使用することがで
き、正極性のパルスS2Pでそのパルス幅期間だけチャー
ジ、負極性のパルスS2Mでそのパルス幅期間だけディス
チャージすれば、回転数の速度偏差に対応した直流制御
電圧V3(第10図H)を得ることができる。
Second speed deviation signal S 2 is supplied to the third signal forming means for converting to a DC control voltage V 3 (14). Third signal forming means (14) can be used a charge pump, only the pulse width period in positive pulse S 2P charge, if only discharge the pulse width period in negative pulse S 2M, rotation A DC control voltage V 3 (FIG. 10H) corresponding to the number speed deviation can be obtained.

以上のように、第2の速度偏差信号S2に基づく直流制
御電圧V3は速度偏差が生じたときには必ずその直流レベ
ルが変更されるものであり、従って、この直流制御電圧
V3でモータ(1)の回転数を制御すれば、定常偏差Δω
のない状態で正規の回転数に正しく制御することができ
る。
As described above, the DC control voltage V 3 based on the second speed deviation signal S 2 is a sure that the DC level is changed when the speed deviation occurs, therefore, the DC control voltage
By controlling the rotational speed of the motor (1) with V 3, the steady-state deviation Δω
Can be correctly controlled to the normal rotation speed in the absence of the rotation.

なお、レンジ外検出回路(35)は計測カウンタ(21)
の(N+1)ビット目と、(N+2)ビット目をカウン
トできるカウンタであって、第1のマルチ出力M1のロー
レベルの期間に、(N+1)ビット目が“0"のままで、
“1"になっていなければ、モータ(1)の回転が速すぎ
ると判断する。このときのレンジ外検出回路(35)の出
力でパルス形成手段(30)及び第2の信号形成手段(1
3)を強制的に、“L"及び負極性パルスS2Mを発生させ
る。
The out-of-range detection circuit (35) is a measurement counter (21)
And (N + 1) th bit, while the (N + 2) A counter can count bit, the period of the first low-level multi-output M 1, (N + 1) th bit is "0",
If it is not "1", it is determined that the rotation of the motor (1) is too fast. At this time, the output of the out-of-range detection circuit (35) is used as the pulse forming means (30) and the second signal forming means (1).
3) Forcibly generate "L" and a negative pulse S2M .

これとは逆に、(N+2)ビット目が“1"になると、
モータ回転数が遅すぎると判断し、このときは上述と逆
の動作が強制的に行なわれる。
Conversely, when the (N + 2) th bit becomes “1”,
It is determined that the motor speed is too slow, and in this case, the operation opposite to the above is forcibly performed.

第11図はこの発明の他の例を示す。この例ではMSBパ
ルスPMと基準クロックCKaに基づいて第2の速度偏差信
号S2を形成するのではなく、第1の速度偏差信号S1その
ものを利用し、これと基準クロックCKaに基づいて形成
するようにした場合である。この場合も、上述したと同
様の作用が得られることは明らかである。
FIG. 11 shows another example of the present invention. Instead of forming the second speed deviation signal S 2 on the basis of the MSB pulse P M and the reference clock CKa in this example, by using the first speed deviation signals S 1 itself, based on which the reference clock CKa This is the case in which it is formed. In this case, it is clear that the same operation as described above can be obtained.

ところで、上述した実施例、特に第1図に示す実施例
におけるモータ回転数の立上り特性は第12図に示すよう
に、立上り特性が振動してしまう。従って、この場合に
は安定した回転数(目標値)に到達するまでの時間(整
定時間)がかかる欠点がある。
By the way, as shown in FIG. 12, the rising characteristic of the motor rotation speed in the above-described embodiment, particularly the embodiment shown in FIG. 1, vibrates. Therefore, in this case, there is a disadvantage that it takes time (settling time) to reach a stable rotation speed (target value).

このような振動現象は第1の信号形成手段(11)に微
分回路を設けることによって防止することができる。
Such a vibration phenomenon can be prevented by providing a differentiating circuit in the first signal forming means (11).

第13図はその一例を示すもので、前掲図と対応する部
分には同一符号を付してその説明は省略するも、この実
施例では計測カウンタ(21)とラッチ回路(28)との間
に、デジタル的な微分回路(40)が設けられる。
FIG. 13 shows an example thereof. The same reference numerals are given to the portions corresponding to those in the above-mentioned drawings, and the description thereof will be omitted. In this embodiment, however, between the measurement counter (21) and the latch circuit (28). Is provided with a digital differentiating circuit (40).

この例では、第1の定数器(41)と、計測カウンタ
(21)より得られる1時点前の計測データをメモリする
メモリ回路(42)と、メモリ回路(42)より出力された
1時点前の計測データに対する定数器(第2の定数器)
(43)と、第1及び第2の定数器出力を減算する減算器
(44)とで微分回路(40)が構成される。第1の定数器
(41)の定数をk(kは1以上の適当な整数値)とした
とき、第2の定数器(43)の定数は(k−1)に選定さ
れる。
In this example, a first constant unit (41), a memory circuit (42) for storing measurement data of one time before obtained by the measurement counter (21), and a memory circuit of one time before output from the memory circuit (42). Constant device (second constant device) for the measured data of
A differentiation circuit (40) is composed of (43) and a subtracter (44) for subtracting the first and second constant device outputs. Assuming that the constant of the first constant unit (41) is k (k is an appropriate integer value of 1 or more), the constant of the second constant unit (43) is selected to be (k-1).

メモリ回路(42)への計測データのストアは第1のマ
ルチ出力M1によって行なわれる。
Store the measurement data to the memory circuit (42) is performed by the first multi-output M 1.

さて、このようなデジタル的な微分回路(40)を設け
た場合には、第4図では、要素K2/sの前に、第6図では
要素(K1+K2/s)の前に夫々微分要素skを入れたことに
なる。微分要素skを介在させたときは、入力(ωref
ω)が次のように変更されて夫々の要素K2/s又は(K1
K2/s)に入力することになる。
Now, when such a digital differentiating circuit (40) is provided, in FIG. 4, before the element K 2 / s, in FIG. 6, before the element (K 1 + K 2 / s). This means that the differential element sk has been inserted. When the differential element sk is interposed, the input (ω ref
ω) is changed as follows so that each element K 2 / s or (K 1 +
K 2 / s).

今、ある制御時点のモータ回転周波数をωn、1時点
前のモータ回転周波数をωn-1とすれば、微分回路(4
0)を設けることによってその出力ω′は、 ω′=k(ωref−ωn)−(k−1)(ωref−ωn-1) =ωref−ωn−(k−1)ωn+(k−1)ωn-1 =ωref−ωn−(k−1)(ωn−ωn-1) ……(9) 一方、微分回路(40)を設けない場合には、 ω′=ωref−ωn ……(10) である。
Assuming now that the motor rotation frequency at a certain control time is ω n and the motor rotation frequency one time before is ω n−1 , the differentiation circuit (4
0), the output ω ′ is given by: ω ′ = k (ω ref −ω n ) − (k−1) (ω ref −ω n−1 ) = ω ref −ω n − (k−1) ω n + (k−1) ω n−1 = ω ref −ω n − (k−1) (ω n −ω n−1 ) (9) On the other hand, when the differentiating circuit (40) is not provided, Is ω ′ = ω ref −ω n (10)

(9)式の右辺第3項の(k−1)(ωn−ωn-1)は
dω/dtと等しいことから、微分回路(40)を設けるこ
とによって、出力ω′は微分特性が付与された状態で出
力されることになる。
Since the third term (k−1) (ω n −ω n−1 ) in the third term on the right side of the equation (9) is equal to dω / dt, the output ω ′ has a differential characteristic by providing the differentiating circuit (40). It will be output in the state given.

このように出力ω′に微分特性を付与する場合には、
回転数ωの振動が抑えられることから、モータ回転数ω
の立上り特性は第14図に示すようにオーバーシュートが
発生せず、振動をほぼ完全に抑圧することができ、それ
だけ整定時間の短縮を図ることができる。k=8にした
場合には整定時間を2秒程度にすることができる。従来
ではそのほぼ倍以上の整定時間を要する。
In the case where a differential characteristic is given to the output ω ′ in this way,
Since the vibration of the rotation speed ω is suppressed, the motor rotation speed ω
As shown in FIG. 14, the rise characteristics of the first embodiment do not cause overshoot, vibration can be almost completely suppressed, and the settling time can be shortened accordingly. When k = 8, the settling time can be reduced to about 2 seconds. Conventionally, the settling time is almost twice as long.

発明の効果 以上説明したようにこの発明によれば、定常偏差をな
くすことができるので、モータ(1)の回転数を必ず目
標の回転数にコントロールすることができる。しかも、
従来のように定常偏差Δωを考慮して目標の回転周波数
ωrefを若干大きな値に選定する必要がない。従って、
目標の回転周波数ωrefを正確に設定することができる
特徴を有する。
Effect of the Invention As described above, according to the present invention, the steady-state deviation can be eliminated, so that the rotation speed of the motor (1) can always be controlled to the target rotation speed. Moreover,
It is not necessary to select the target rotation frequency ωref to a slightly larger value in consideration of the steady-state deviation Δω as in the related art. Therefore,
The feature is that the target rotation frequency ω ref can be set accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明に係る速度サーボ回路の一例を示す系
統図、第2図は従来の速度サーボ回路の系統図、第3図
はその制御動作の説明に供する制御ブロック図、第4図
は第1図の制御ブロック図、第5図はこの発明に係る速
度サーボ回路の他の例を示す系統図、第6図はその制御
ブロック図、第7図は第1図の具体例を示す要部の系統
図、第8図〜第10図は夫々その動作説明に供する波形
図、第11図は第5図の具体例を示す要部の系統図、第12
図及び第14図は夫々モータ回転数の立上り特性を示す
図、第13図はこの発明に係る速度サーボ回路のさらに他
の例を示す系統図である。 (1)はモータ、(2)は回転信号発生手段、(11),
(13),(14)は第1〜第3信号形成手段、S1,S2は第
1及び第2の速度偏差信号、VCTLは制御電圧である。
FIG. 1 is a system diagram showing an example of a speed servo circuit according to the present invention, FIG. 2 is a system diagram of a conventional speed servo circuit, FIG. 3 is a control block diagram for explaining the control operation thereof, and FIG. 1 is a control block diagram, FIG. 5 is a system diagram showing another example of a speed servo circuit according to the present invention, FIG. 6 is a control block diagram thereof, and FIG. 7 is a diagram showing a specific example of FIG. 8 to 10 are waveform diagrams for explaining the operation thereof, FIG. 11 is a system diagram of a main part showing a specific example of FIG. 5, and FIG.
FIG. 14 and FIG. 14 are diagrams showing the rise characteristics of the motor rotation speed, respectively, and FIG. 13 is a system diagram showing still another example of the speed servo circuit according to the present invention. (1) is a motor, (2) is a rotation signal generating means, (11),
(13) and (14) are first to third signal forming means, S 1 and S 2 are first and second speed deviation signals, and VCTL is a control voltage.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】制御すべきモータの回転速度に比例した回
転信号を得る回転信号発生手段と、 上記モータの上記回転信号に同期して初期バイアスデー
タを取り込んで上記回転信号から信号変換されたデータ
を計測する計測カウンタと、 この計測カウンタより得られる計測値およびこの計測値
の一時点前の計測値にそれぞれ所定の定数により演算し
た後に減算することにより、上記計測値に微分特性を付
与して上記計測値の振動を抑制する回路と、 上記微分回路の出力値をロードするデータカウンタと、 上記データカウンタ内にロードされた上記計測値より基
準速度に対する速度偏差を、上記計測値の周期毎に、上
記速度偏差量に対応したパルス幅を有する第1の速度偏
差信号として発生する第1の制御信号発生手段と、 上記データカウンタ内にロードされた上記計測値より基
準速度に対する速度偏差を、上記回転信号の回転周期毎
に、上記速度偏差の方向に対応した極性と、上記速度偏
差量に対応したパルス幅を有する第2の速度偏差信号と
して発生する第2の制御信号発生手段とを有し、 この第2の制御信号発生手段からの上記第2の速度偏差
信号をチャージポンプを介して直流制御電圧として上記
第1の制御信号発生手段からの第1の速度偏差信号に加
算して上記モータの回転速度制御を行うようにした速度
サーボ回路。
1. A rotation signal generating means for obtaining a rotation signal proportional to the rotation speed of a motor to be controlled, and data converted from the rotation signal by receiving initial bias data in synchronization with the rotation signal of the motor. A measurement counter for measuring the measurement value, and subtracting the measurement value obtained from the measurement counter and the measurement value one time before the measurement value by a predetermined constant after subtraction, thereby giving a differential characteristic to the measurement value. A circuit for suppressing the oscillation of the measured value; a data counter for loading the output value of the differentiating circuit; and a speed deviation from a measured value loaded in the data counter with respect to a reference speed, for each cycle of the measured value. First control signal generating means for generating a first speed deviation signal having a pulse width corresponding to the speed deviation amount, and the data counter The speed deviation with respect to the reference speed from the measured value loaded to the second speed having a polarity corresponding to the direction of the speed deviation and a pulse width corresponding to the speed deviation amount for each rotation cycle of the rotation signal. A second control signal generating means for generating a deviation signal, wherein the second speed deviation signal from the second control signal generating means is supplied as a DC control voltage via a charge pump to the first control signal. A speed servo circuit for controlling the rotation speed of the motor by adding to a first speed deviation signal from the generating means;
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