JP2728774B2 - Speed control device for rotating body - Google Patents

Speed control device for rotating body

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JP2728774B2
JP2728774B2 JP2257881A JP25788190A JP2728774B2 JP 2728774 B2 JP2728774 B2 JP 2728774B2 JP 2257881 A JP2257881 A JP 2257881A JP 25788190 A JP25788190 A JP 25788190A JP 2728774 B2 JP2728774 B2 JP 2728774B2
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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、回転体の速度制御装置、特に簡素化、高
精度化された速度制御装置の改良に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a speed control device for a rotating body, particularly to a speed control device with simplification and high accuracy.

[従来の技術] 精密な定速回転を要求される回転体の速度制御、たと
えば、ビデオテープレコーダのドラム、キャプスタン等
の速度制御においては、回転体の回転速度に比例した周
波数の交流信号を発生する周波数発電機(以下FGと呼
ぶ)、およびその出力であるFG信号の周波数に応じた制
御出力を発生する速度検出器が広く用いられている。
2. Description of the Related Art In speed control of a rotating body that requires precise constant-speed rotation, for example, speed control of a drum, a capstan or the like of a video tape recorder, an AC signal having a frequency proportional to the rotating speed of the rotating body is applied. 2. Description of the Related Art A frequency generator (hereinafter, referred to as FG) that generates a signal and a speed detector that generates a control output corresponding to the frequency of an FG signal as an output thereof are widely used.

第3図は、その基本的な構成を示すブロック図であ
り、(1)はモータ、(2)はFG、(3)はFG信号、
(4)は速度検出器、(5)はFG信号(3)から前縁お
よび後縁を有する速度比例信号(6)を作成する波形整
形器、(7)は速度比例信号(6)の周期を検出し、そ
れに応じた制御出力(8)を発生する周期検出器、
(9)は制御出力(8)の平滑、あるいは位相補償を目
的としたフィルタ、(10)はモータ駆動回路である。な
お、この従来例では、回転体とモータ(1)のロータが
直結された、いわゆるダイレクト・ドライブ方式を示し
てある。
FIG. 3 is a block diagram showing the basic structure of the motor, (1) is a motor, (2) is an FG, (3) is an FG signal,
(4) is a speed detector, (5) is a waveform shaper for generating a speed proportional signal (6) having a leading edge and a trailing edge from the FG signal (3), and (7) is a period of the speed proportional signal (6). , And a cycle detector that generates a control output (8) according to the
(9) is a filter for smoothing or phase compensating the control output (8), and (10) is a motor drive circuit. This conventional example shows a so-called direct drive system in which a rotating body and a rotor of a motor (1) are directly connected.

さて、このような速度制御系において、系の安定度を
高め、回転性能を向上させるためには、FG周波数を高く
設定すればよいことは、一般によく知られている。これ
は、後述の説明で示されるように、FG周波数が高いほ
ど、速度検出器(4)の位相遅れが軽減され、かつ、出
力のリップル周波数が高くなることで後段のフィルタ
(9)の時定数も小さくて済むため、制御系の位相余裕
が増すからである。
Now, in such a speed control system, it is generally well known that the FG frequency should be set high in order to increase the stability of the system and improve the rotational performance. This is because, as will be described later, as the FG frequency is higher, the phase delay of the speed detector (4) is reduced, and the ripple frequency of the output is higher, so that when the filter (9) in the subsequent stage is used. This is because the constant can be small and the phase margin of the control system is increased.

しかしながら、実際のシステムでは種々の制約からFG
周波数はむやみに高く設定できない。従って、低いFG周
波数でも十分な性能が得られるように種々の工夫がなさ
れており、その最も典型的な方法が、フィルタによる位
相補償である。ただし、この方法は、系の利得あるいは
位相周波数特性の一部を変形することで、本来、不安定
ないしそれに近い状態にある系を安定にするものであっ
て、決して上述のFGの高周波数化のような根本的な性能
向上は望めない。
However, in an actual system, FG
The frequency cannot be set too high. Accordingly, various devices have been devised so as to obtain sufficient performance even at a low FG frequency, and the most typical method is phase compensation using a filter. However, this method stabilizes a system that is originally unstable or close to it by deforming a part of the gain or phase frequency characteristics of the system. Such a fundamental performance improvement cannot be expected.

なお、このような速度制御装置全体の動作は、すでに
広く知られているものであるため、以後の説明は、この
発明による速度検出器の部分に着目して行うことにす
る。
Since the operation of such a speed control device as a whole is already widely known, the following description will focus on the speed detector according to the present invention.

まず、第3図に示した従来方式の速度検出器(4)の
動作について説明する。
First, the operation of the conventional speed detector (4) shown in FIG. 3 will be described.

モータの回転速度をNmo、FG周波数をfcとすれば、両
者は比例関係にあるから、 と表される。ここでKGは速度−周波数変換定数である。
If the rotation speed of the motor is Nmo and the FG frequency is fc, they are in a proportional relationship. It is expressed as Here, KG is a speed-frequency conversion constant.

いま、回転速度が時間とともに変動する場合を考え
る。すなわち、 Nm(t)=Nmo+ΔNm(t) …(2) とする。このときの速度検出器(4)の動作を示したの
が第4図である。
Now, consider a case where the rotation speed changes with time. That is, Nm (t) = Nmo + ΔNm (t) (2) FIG. 4 shows the operation of the speed detector (4) at this time.

モータ(1)の回転速度が時間とともに変化すると、
FG信号(3)は周波数変調(FM)され、その結果、速度
比例信号(6)の隣り合う前縁間の時間長が変化する。
周期検出器(7)は、この時間長の変化量に応じた制御
電圧を出力する。
When the rotation speed of the motor (1) changes with time,
The FG signal (3) is frequency modulated (FM), so that the time length between adjacent leading edges of the velocity proportional signal (6) changes.
The cycle detector (7) outputs a control voltage corresponding to the amount of change in the time length.

すなわち、第4図より、制御出力VF(t)は、 Tn<t≦Tn+1(n=0、±1、±2…)において、V
F(t)=VF0+ΔVF(t)=VF0+Kv・ΔTn=VF0+Kv・
{(Tn−Tn-1)−Tc} …(3) となる。ここで、VF0は、モータの回転速度がNmoで一定
の時の制御出力電圧である。また、Kvは、周期−電圧変
換定数であり、ここでは極性を負としている。これは、
ΔTの極性がΔNmのそれと逆であるので、Kvを負極性と
して説明を簡明にすることを意図したにすぎず、この点
では後述するこの発明の実施例でも同様である。なお、
ここでは、時間長を検出するのに速度比例信号(6)の
前縁を用いているが、後縁を用いても全く同様である。
That is, according to FIG. 4, the control output V F (t) is expressed as V V at T n <t ≦ T n + 1 (n = 0, ± 1, ± 2...).
F (t) = V F0 + ΔV F (t) = V F0 + Kv · ΔT n = V F0 + Kv ·
{(T n −T n−1 ) −Tc} (3) Here, V F0 is the rotational speed of the motor is controlled output voltage when the constant Nmo. Kv is a period-voltage conversion constant, and here the polarity is negative. this is,
Since the polarity of ΔT is opposite to that of ΔNm, it is merely intended to simplify the description with Kv as a negative polarity, and this is the same in the embodiments of the present invention described later. In addition,
Here, the leading edge of the speed proportional signal (6) is used to detect the time length, but the same applies when the trailing edge is used.

さて、第4図から明らかなように、このプロセスは、
FM信号の復調プロセスそのもの、つまり、FM変調された
搬送波のいわゆる「ゼロクロス時刻」を検出すること
で、搬送波の周期の変化を求め、それを電圧に変換する
ことでもとの変調信号を復元するものであるから、変調
周波数が高いほど、位相遅れが大きくなることは容易に
想像される。
Now, as is apparent from FIG.
The demodulation process of the FM signal itself, that is, the detection of the so-called "zero-crossing time" of the FM-modulated carrier, the change in the period of the carrier is obtained, and the conversion to a voltage restores the original modulation signal. Therefore, it is easily imagined that the higher the modulation frequency, the larger the phase delay.

実際、(2)式において、ΔNm(t)を単一正弦波、
すなわち、 ΔNm(t)=ΔNmocos(2πfmt+θm) …(4) ここで、fm:回転速度変動周波数 θm:初期位相 ΔNmo:回転速度変動振幅(ピーク・ゼロ値) とし、かつ、FG信号、すなわち搬送波を、 Vc(t)=sin(2πfct) …(5) とおいて、fm、θm、ΔNmoを種々に変化させ、そのと
きの復調出力をフーリエ級数展開して基本波成分を抽出
し、位相遅れθvを調べると、 となり、θvはfmに比例し、fcに反比例することが明ら
かとなった。
In fact, in equation (2), ΔNm (t) is a single sine wave,
That is, ΔNm (t) = ΔNmocos (2πfmt + θm) (4) where, fm: rotational speed fluctuation frequency θm: initial phase ΔNmo: rotational speed fluctuation amplitude (peak / zero value), and FG signal, ie, carrier wave , Vc (t) = sin (2πfct) (5) where fm, θm, ΔNmo are variously changed, the demodulated output at that time is subjected to Fourier series expansion to extract a fundamental wave component, and the phase delay θv is calculated. When I look up, It becomes clear that θv is proportional to fm and inversely proportional to fc.

ここで、(6)式において「近似的に等しい」と表し
たのは、この速度検出方式が、周波数そのものではな
く、周波数の逆数、すなわち周期の変化を検出して、そ
の変化量に比例した電圧を出力する形態であるため、変
動率(ΔNmo/Nmo)が大きいと若干誤差を生じるからで
ある。しかしながら、試算によれば、変動率をピーク・
ゼロ値で10%という、実際のシステムではほとんど対象
とならないほど大きい値に設定しても、θvの誤差は1
%に満たない。なお、この位相遅れは、実際のモータ制
御系を用いた実験によっても確認されている。
Here, the expression “approximately equal” in the equation (6) means that this speed detection method detects not the frequency itself but the reciprocal of the frequency, that is, a change in the period, and is proportional to the change amount. This is because, because the voltage is output, a slight error occurs when the variation rate (ΔNmo / Nmo) is large. However, estimates show that the volatility peaks
Even if it is set to a value of 10% at zero, which is so large that it is hardly applicable in an actual system, the error of θv is 1
Less than%. Note that this phase delay has also been confirmed by experiments using an actual motor control system.

第5図は、(4)式において、 としたときのΔNm(t)と、ΔVF(t)とを示したもの
である。ここで、()内の数字は検出時刻を表してい
る。この場合、位相遅れθvは、(6)式より となるが、これは第5図の波形からでも容易に確認され
るであろう。
FIG. 5 shows that in equation (4), And ΔVm (t) and ΔV F (t). Here, the number in parentheses indicates the detection time. In this case, the phase delay θv is obtained from the equation (6). However, this can be easily confirmed from the waveform of FIG.

ところで、このような計算から即座に明らかとなるの
は、FG信号(3)の半周期の時間長を検出して、それを
電圧に変換すれば、位相遅れθvは(6)式の半分にな
るということである。なぜならば、これは、前述の復調
プロセスにおいてFG周波数を2倍にした場合と等価だか
らである。
By the way, it is immediately apparent from such a calculation that if the time length of a half cycle of the FG signal (3) is detected and converted to a voltage, the phase delay θv becomes half of the equation (6). It is to become. This is because this is equivalent to the case where the FG frequency is doubled in the demodulation process described above.

しかしながら、この場合は、一周期を検出する場合と
異なり、FG信号(3)が歪んでいたり、第6図のよう
に、波形整形器(5)でオフセットが生じたりすると、
回転速度が変動していなくとも、速度検出器(5)の出
力(第6図のロ、ハ)はリップルを生じ、しかも直流成
分も変化するため、リップルによる回転ムラの増大や、
設定速度のズレを発生させてしまう。
However, in this case, unlike the case where one cycle is detected, if the FG signal (3) is distorted or an offset occurs in the waveform shaper (5) as shown in FIG.
Even if the rotation speed does not fluctuate, the output (b, c in FIG. 6) of the speed detector (5) generates ripples and also changes the DC component, so that the rotation increases uneven rotation due to ripples,
A deviation in the set speed will occur.

また、リップルの基本波成分の周波数はFG周波数であ
るから、回転ムラの増加を避けるためにフィルタを付加
するとすれば、その時定数は、リップル周波数に対して
充分に大きいものとしなければならず、その結果、上記
のような速度検出に伴う位相遅れの改善効果が相殺され
てしまい、さらに他の対策も必要となるなど、欠点が多
い。
Also, since the frequency of the fundamental component of the ripple is the FG frequency, if a filter is added to avoid an increase in rotation unevenness, the time constant must be sufficiently large with respect to the ripple frequency. As a result, there are many drawbacks, such as the above-described effect of improving the phase delay due to the speed detection is canceled out, and further measures are required.

従って、実際の速度制御系では、FG信号(3)の半周
期から速度検出を行う方式は、性能的にもコスト的にも
メリットがなくほとんど用いられない。
Therefore, in an actual speed control system, the method of detecting speed from a half cycle of the FG signal (3) has little merit in terms of performance and cost and is hardly used.

これに対し、一周期を検出する方式の場合は、第6図
からも明らかなように、波形整形器(5)にオフセット
が生じても、リップルの発生や、直流成分の変動は生じ
ない。しかしながら、このような一周期検出方式でも、
第5図に示したように、速度変動がある場合には、FG周
波数のリップルが発生し、当然のことながら、その大き
さは、半周期検出方式に比べて大きく、しかもリップル
周波数も低いため、後段のフィルタ(9)の時定数を大
きく設定しなければならない。従って前述のθvと、フ
ィルタ(9)の時定数要素による位相遅れとの相乗効果
により、制御系の性能は大きく制約されてしまう。
On the other hand, in the case of the method of detecting one cycle, as is clear from FIG. 6, even if an offset occurs in the waveform shaper (5), no ripple occurs and no fluctuation of the DC component occurs. However, even with such a one-cycle detection method,
As shown in FIG. 5, when there is a speed fluctuation, a ripple of the FG frequency occurs. Naturally, the magnitude is larger than the half-period detection method and the ripple frequency is lower. , The time constant of the subsequent filter (9) must be set large. Therefore, the performance of the control system is greatly restricted by the synergistic effect of the aforementioned θv and the phase delay due to the time constant element of the filter (9).

以上述べたように、従来の速度検出にはFG信号の一周
期を検出する方式が一般に用いられているのであるが、
システムの制約上、FG周波数が希望する高さに設定でき
ない場合には、性能の不完全さを覚悟し、スペックダウ
ンせざるを得ないのが実情であった。
As described above, in the conventional speed detection, the method of detecting one cycle of the FG signal is generally used.
If the FG frequency cannot be set to the desired height due to system limitations, it was necessary to reduce the specifications in preparation for imperfect performance.

これに対して、本出願人は、上記のように、FG周波数
が、従来のシステムを前提とした場合の性能基準に照ら
してみて充分な高さに設定できない場合であっても性能
の劣化を軽減することのできる、言い換えるならば、同
じFG周波数であっても従来方式より高い性能を得ること
のできる回転体の速度制御装置を提案した(特公平2−
19712)。
On the other hand, as described above, the applicant of the present invention has found that even if the FG frequency cannot be set to a sufficient height in light of the performance standard based on the assumption of the conventional system, the deterioration of the performance is suppressed. We have proposed a speed control device for a rotating body that can be reduced, in other words, can achieve higher performance than the conventional system even at the same FG frequency (Japanese Patent Publication No.
19712).

以下にこの提案を第7図に基づいて説明する。 Hereinafter, this proposal will be described with reference to FIG.

第7図において、(1)はモータ、(2)はFG、
(3)はFG信号、(4)は速度検出器、(5)はFG信号
(3)から前縁および後縁を有する速度比例信号(6)
を作成する波形整形器、(7a)は、速度比例信号(6)
の隣り合う前縁間の時間長すなわち周期を検出し、それ
に応じた制御出力(8a)を発生する第1の周期検出器
(7b)は、速度比例信号(6)の隣り合う後縁間の時間
長すなわち周期を検出し、それに応じた制御出力(8b)
を発生する第2の周期検出器、(11)は、第1の周期検
出器(7a)の出力(8a)と、第2の周期検出器(7b)の
出力(8b)とを交互に選択して出力する出力選択器、
(8c)は出力選択器(11)の出力、すなわち速度検出器
(4)の出力、(9)は出力(8c)の平滑、あるいは制
御系の位相補償を目的としたフィルタ、(10)はモータ
駆動回路である。
In FIG. 7, (1) is a motor, (2) is FG,
(3) is an FG signal, (4) is a speed detector, (5) is a speed proportional signal having a leading edge and a trailing edge from the FG signal (3) (6)
Waveform shaper to create (7a) is a speed proportional signal (6)
The first period detector (7b) which detects the time length or period between adjacent leading edges of the speed proportional signal (6) generates a control output (8a) according to the time length or period. Detects the time length, that is, the period, and outputs the corresponding control output (8b)
(11) alternately selects the output (8a) of the first cycle detector (7a) and the output (8b) of the second cycle detector (7b) Output selector to output
(8c) is the output of the output selector (11), that is, the output of the speed detector (4), (9) is a filter for the purpose of smoothing the output (8c) or compensating for the phase of the control system, and (10) is It is a motor drive circuit.

上記構成において、前述の従来例と同様にして、
(2)式のように、回転速度が時間とともに変動する場
合を考える。このときの速度検出器(4)の動作を第8
図に示す。
In the above configuration, similarly to the above-described conventional example,
Consider a case where the rotation speed fluctuates with time as in equation (2). The operation of the speed detector (4) at this time is described in the eighth.
Shown in the figure.

モータ(1)の回転速度が時間とともに変化すると、
FG信号(3)は周波数変調される。従って、波形整形さ
れた速度比例信号(6)の隣り合う前縁間の時間長、お
よび隣り合う後縁間の時間長が変化する。第1の周期検
出器(7a)は隣り合う前縁間の時間長の変化に、また第
2の周期検出器(7b)は隣り合う後縁間の時間長の変化
に、それぞれ応じて制御出力(8a)、(8b)を出力す
る。この第1、第2の周期検出器(7a)、(7b)は、前
述した従来の一周期検出方式と同じ検出方式を構成する
ものである。
When the rotation speed of the motor (1) changes with time,
The FG signal (3) is frequency-modulated. Therefore, the time length between the adjacent leading edges and the time length between the adjacent trailing edges of the waveform-shaped speed proportional signal (6) change. The first cycle detector (7a) outputs a control output in response to a change in time length between adjacent leading edges, and the second cycle detector (7b) outputs a control output in response to a change in time length between adjacent trailing edges. (8a) and (8b) are output. The first and second cycle detectors (7a) and (7b) constitute the same detection scheme as the above-described conventional one-cycle detection scheme.

ゆえに、制御出力(8a)をVF1、制御出力(8b)をVF2
とおけば、第8図より、 T2k<t≦T2k+2(k=0、±1、±2、…)において VF1(t)=VF0+ΔVF1(t)=VF0+Kv・ΔT2k=VF0
Kv{(T2k−T2k-2)−Tc} …(9) T2k+1<t≦T2k+3(k=0、±1、±2、…)において VF2(t)=VF0+ΔVF2(t)=VF0+Kv・ΔT2k+1=VF0
+Kv{(T2k+1−T2k-1)−Tc} …(10) と表わされる。
Therefore, the control output (8a) is V F1 and the control output (8b) is V F2
From FIG. 8, it can be seen from FIG. 8 that at T 2k <t ≦ T 2k + 2 (k = 0, ± 1, ± 2,...), V F1 (t) = V F0 + ΔV F1 (t) = V F0 + Kv · ΔT 2k = V F0 +
Kv {(T 2k −T 2k−2 ) −Tc} (9) where T 2k + 1 <t ≦ T 2k + 3 (k = 0, ± 1, ± 2,...) V F2 (t) = V F0 + ΔV F2 (t) = V F0 + Kv · ΔT 2k + 1 = V F0
+ Kv {(T 2k + 1 −T 2k-1 ) −Tc} (10)

さて、出力選択器(11)は、第1の周期検出器(7a)
の出力(8a)が変化する時刻T2kから、第2の周期検出
器(7b)の出力(8b)が変化する時刻T2k+1までは第1
の周期検出器(7a)の出力(8a)を、また第2の周期検
出器(7b)の出力(8b)が変化する時刻T2k+1から第1
の周期検出器(7a)の出力(8a)が変化する時刻T2k+2
までは第2の周期検出器(7b)の出力(8b)を、それぞ
れ速度検出器(4)の出力(8c)として選択する。従っ
て、速度検出器(4)の出力(8c)をVFとおけば、VF
(t)=VF1(t)(T2k<t≦T2k+1)VF2(t)(T
2k+1<t≦T2k+2)(k=0、±1、±2、…) …(11) となる。
Now, the output selector (11) is a first period detector (7a)
From the time T 2k when the output (8a) of the second cycle detector changes to the time T 2k + 1 when the output (8b) of the second cycle detector (7b) changes.
From the time T 2k + 1 at which the output (8a) of the period detector (7a) changes and the output (8b) of the second period detector (7b) changes.
T2k + 2 at which the output (8a) of the period detector (7a) changes
Until then, the output (8b) of the second cycle detector (7b) is selected as the output (8c) of the speed detector (4). Thus, put the output of the speed detector (4) to (8c) and V F, VF
(T) = V F1 (t) (T 2k <t ≦ T 2k + 1 ) V F2 (t) (T
2k + 1 <t ≦ T 2k + 2 ) (k = 0, ± 1, ± 2,...) (11)

ここで、従来例と同様にして、(4)式においてfm、
θm、ΔNmoを種々に変化させ、そのときの復調出力VF
をフーリエ級数展開して基本波成分を抽出し、位相遅れ
θを調べると、 となることが明らかとなった。なお、上式における近似
的な符号は従来例の場合と同様の理由によるものであ
る。これより、第7図の速度検出器(4)では、従来の
一周期検出方式のものに比べ、位相遅れが約25%軽減さ
れることがわかる。
Here, similarly to the conventional example, fm,
θm and ΔNmo are variously changed, and the demodulated output V F at that time is changed.
Is Fourier series expanded to extract the fundamental wave component, and the phase delay θ V is examined. It became clear that it becomes. The approximate codes in the above equation are for the same reason as in the conventional example. From this, it can be seen that the speed detector (4) in FIG. 7 reduces the phase delay by about 25% as compared with the conventional one-cycle detection system.

第9図は、従来例と同様に、(7)式に示した設定値
におけるΔNm(t)とΔVF(t)とを示したものであ
る。()内の数字は検出時刻を表わしている。この場
合、位相遅れθは、(12)式より、 となる。
FIG. 9 shows ΔNm (t) and ΔV F (t) at the set values shown in equation (7), similarly to the conventional example. The number in parentheses indicates the detection time. In this case, the phase delay θ V is given by the following equation (12). Becomes

第9図から明らかなように、リップルも軽減され、か
つリップル周波数も2倍となり、この点では、前述の半
周期検出の長所をあわせ持っている。しかも、リップル
周波数が高くなることにより、後段のフィルタ(9)の
時定数も小さくすることができるので、制御ループの位
相遅れが相乗的に軽減されるのは言うまでもない。さら
には、この方式によれば、時間長の検出は従来の一周期
検出と同じであるから、半周期検出における欠点、すな
わちFG信号(3)の歪や波形整形器(5)のオフセット
によって制御出力にリップルが生じたり、直流電位がず
れてしまうといった問題も発生しない。
As is clear from FIG. 9, the ripple is reduced and the ripple frequency is doubled, and in this respect, it has the advantage of the half-period detection described above. Moreover, since the time constant of the subsequent filter (9) can be reduced by increasing the ripple frequency, it goes without saying that the phase delay of the control loop is synergistically reduced. Furthermore, according to this method, the detection of the time length is the same as the conventional one-period detection, so that the control is performed by the defect in the half-period detection, namely, the distortion of the FG signal (3) and the offset of the waveform shaper (5). Problems such as generation of ripples in the output and deviation of the DC potential do not occur.

[発明が解決しようとする課題] このように本出願人が提案した方式は、従来方式に比
べ数々の優れた特徴を有しているが、その構成上、2つ
の周期検出器を必要とするため回路規模が相対的に大き
くなるということ、および2つの周期検出器に特性差が
あった場合、各々の検出出力に差が生じるため速度変動
がなくても基本周波数fcなるリップルが制御出力に現わ
れるという2つの問題があった。
[Problem to be Solved by the Invention] As described above, the system proposed by the present applicant has many excellent features as compared with the conventional system, but requires two period detectors due to its configuration. Therefore, if the circuit scale becomes relatively large, and if there is a characteristic difference between the two period detectors, there will be a difference between the respective detection outputs. There were two problems that appeared.

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、1つの半周期検出器で構成できる速度検出
器を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to obtain a speed detector which can be constituted by one half-period detector.

[課題を解決するための手段] この発明に係る回転体の速度制御装置は、回転速度比
例信号の半周期を順次検出し、半周期の長さに応じたレ
ベルの検出出力を得る半周期検出手段と、検出出力を半
周期遅延して転送する転送手段と、検出出力と前記転送
手段からの転送出力とを加算する加算手段と、を備えた
速度検出手段を有する。
[Means for Solving the Problems] A speed control device for a rotating body according to the present invention sequentially detects half periods of a rotation speed proportional signal, and obtains a half cycle detection output of a level corresponding to the length of the half period. Means for transferring the detected output with a half-cycle delay, and adding means for adding the detected output and the transfer output from the transferring means.

[作用] この発明における速度検出器は、半周期検出手段によ
り回転速度比例信号の半周期を順次検出し、この検出出
力を転送手段により半周期遅延して出力するとともに、
前記検出出力とこの遅延出力を加算して制御出力を得
る。
[Operation] The speed detector according to the present invention sequentially detects the half cycle of the rotational speed proportional signal by the half cycle detecting means, delays the detected output by a half cycle by the transfer means, and outputs the delayed output.
The control output is obtained by adding the detection output and the delay output.

[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において、前述した従来の第3図及び第7図に
示した構成と同一部材には同一符号を付して説明を省略
する。
In FIG. 1, the same members as those shown in FIGS. 3 and 7 are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

第1図において(7c)は速度比例信号(6)の半周期
の時間長を検出し、それに応じた検出出力(8d)を得る
半周期検出器、(12)は後続する半周期の時間経過の後
到来する速度比例信号の縁部に同期して検出出力を転送
し、転送出力(8e)を得る転送器、(13)は検出出力
(8d)と転送出力(8e)を加算して制御出力、すなわち
速度検出器出力(8f)を得る加算器である。
In FIG. 1, (7c) is a half-period detector for detecting a half-period time length of the speed proportional signal (6) and obtaining a detection output (8d) corresponding thereto, and (12) is a time lapse of a subsequent half-period. A transmitter that transfers the detection output in synchronization with the edge of the incoming speed proportional signal and obtains the transfer output (8e). (13) Controls by adding the detection output (8d) and the transfer output (8e). This is an adder for obtaining an output, that is, a speed detector output (8f).

上記構成において、従来例の如く(2)式のように、
回転速度が時間とともに変動する場合を考える。このと
きの速度検出器(4)の動作を第2図に示す。
In the above configuration, as in the conventional example, as in equation (2),
Consider the case where the rotation speed varies with time. The operation of the speed detector (4) at this time is shown in FIG.

モータ(1)の回転速度が時間とともに変化すると、
FG信号(3)は周波数変調される。従って、波形整形さ
れた速度比例信号の隣り合う前縁と後縁の時間長、すな
わち半周期の時間長が変化する。半周期検出器(7c)は
この半周期の時間長に応じた検出出力(8d)を出力す
る。転送器(12)はこの検出出力(8d)を次の半周期経
過直後に転送し、転送出力(8e)を得る。
When the rotation speed of the motor (1) changes with time,
The FG signal (3) is frequency-modulated. Therefore, the time length of the adjacent leading edge and trailing edge of the waveform-shaped speed proportional signal, that is, the time length of a half cycle changes. The half cycle detector (7c) outputs a detection output (8d) corresponding to the time length of this half cycle. The transfer unit (12) transfers the detection output (8d) immediately after the next half cycle has elapsed to obtain a transfer output (8e).

ゆえに、検出出力(8d)をVF3、転送出力(8e)をVF4
とおけば、第2図より、 Tj<t≦Tj+1(j=0、±1、±2、…)において と表わされる。ここでTjは第2図と第8図から明らかな
ように、回転速度NmおよびFG信号(3)が従来例と同じ
場合を考えればT2kと同じであることが理解される。ま
たV′F0はモータの回転速度がNmoで一定の時の検出出
力である。Kvは従来例と同じに設定している。
Therefore, the detection output (8d) is V F3 and the transfer output (8e) is V F4
From FIG. 2, it can be seen that T j <t ≦ T j + 1 (j = 0, ± 1, ± 2,...) It is expressed as Here T j, as is clear from FIG. 2 and FIG. 8, the rotational speed Nm and the FG signal (3) is understood to be the same as T 2k given the same as the conventional example. The V 'F0 is the detection output when the rotational speed of the motor is constant in Nmo. Kv is set the same as in the conventional example.

一方、転送器(12)の出力(8e)は、 Tj<t≦Tj+1(j=0、±1、±2、…)において と表わされる。On the other hand, the output (8e) of the transfer unit (12) is T j <t ≦ T j + 1 (j = 0, ± 1, ± 2,...) It is expressed as

さて、加算器(13)は検出出力(8d)と転送出力(8
e)を加算して制御出力すなわち速度検出器出力(8f)
を得るから、 Tj<t≦Tj+1(j=0、±1、±2、…)において、 となる。
Now, the adder (13) outputs the detection output (8d) and the transfer output (8
e) is added to the control output, that is, the speed detector output (8f)
, T j <t ≦ T j + 1 (j = 0, ± 1, ± 2,...) Becomes

前述したようにTj=T2k、Tj-2=T2k-2であるから、 Tj<t≦Tj+1(j=0、±1、±2、…)において、 V′(t)=2V′F0+Kv{(T2k−T2k-2)−Tc}=V
F1(t) …(17) となり、(9)式および(11)式と一致する。ただし2
V′F0=VF0とする。
As described above, since T j = T 2k and T j-2 = T 2k-2 , when T j <t ≦ T j + 1 (j = 0, ± 1, ± 2,...), V ′ F (T) = 2V'F0 + Kv {( T2k - T2k-2 ) -Tc} = V
F1 (t) (17), which is consistent with the equations (9) and (11). But 2
V ′ F0 = V F0 .

同様にして、 Tj+1<t≦Tj+2(j=0、±1、±2、…)においても V′(t) =2V′F0+Kv{(Tj+1−Tj-1)−Tc}=VF2(t) …(18) となり、(10)式および(11)式と一致する。Similarly, when T j + 1 <t ≦ T j + 2 (j = 0, ± 1, ± 2,...), V ′ F (t) = 2V ′ F0 + Kv {(T j + 1 −T j -1 ) -Tc} = V F2 (t) (18), which is consistent with the equations (10) and (11).

(17)式、(18)式でV′F0は速度変動のない時の設
定値であるから、 と設定すれば良いことを意味し、これは速度変動の伝送
特性とは何ら関係のないパラメータであるから第7図の
構成と第1図の構成は完全に等価な性能を持つことがこ
れより明らかとなる。
In Equations (17) and (18), V'F0 is a set value when there is no speed fluctuation. It means that the configuration shown in FIG. 7 and the configuration shown in FIG. 1 have completely equivalent performance. It becomes clear.

従って、本発明により速度検出器の諸特性、すなわ
ち、位相遅れの低減、リップルの改善および直流電位が
変化しないこと等の効果は全て、本出願人が先に提案し
た発明と全く同等であることが証明された。しかも半周
期検出器が1つで実現できるため回路の簡素化、ひいて
は装置のコストダウンをはかることが可能となった。
Therefore, the various characteristics of the speed detector according to the present invention, that is, the effects such as the reduction of the phase lag, the improvement of the ripple, and the fact that the DC potential does not change, are all equivalent to the invention previously proposed by the present applicant. Was proved. In addition, since one half-period detector can be realized, the circuit can be simplified, and the cost of the apparatus can be reduced.

また、本出願人が先に提案した構成は2つの周期検出
器の特性差があると基本周波数fcのリップルを出力に発
生させるという問題があるが、本発明の構成によれば、
半周期検出器が1つであるためかかる問題は発生せずき
わめて精度の高い装置が実現できる。
Further, the configuration proposed by the applicant of the present invention has a problem that a ripple of the fundamental frequency fc is generated in the output when there is a characteristic difference between the two period detectors. However, according to the configuration of the present invention,
Since there is only one half-period detector, such a problem does not occur, and an extremely accurate device can be realized.

なお、転送器(12)と加算器(13)による構成はトラ
ンスバーサル型の非巡回型フィルタと非常に近い。実
際、速度変動を無限に小さくしていった場合、転送間隔
はTc/2に漸近し、その極限では、遅延がTc/2、係数が1
のトランスバーサルフィルタになることは容易に理解で
きるであろう。
The configuration including the transfer unit (12) and the adder (13) is very similar to a transversal type non-recursive filter. In fact, if the speed fluctuation is reduced to infinity, the transfer interval asymptotically approaches Tc / 2, and in the extreme, the delay is Tc / 2 and the coefficient is 1
It can be easily understood that the transversal filter becomes a transversal filter.

なお、上記実施例では、速度検出器(4)の初段に波
形整形器(5)を設けているが、もしFG信号(3)が速
度比例信号(6)のような波形、すなわち前縁および後
縁を有する波形であれば、波形整形器(5)は省略する
ことができる。
In the above embodiment, the waveform shaper (5) is provided at the first stage of the speed detector (4). However, if the FG signal (3) has a waveform like the speed proportional signal (6), If the waveform has a trailing edge, the waveform shaper (5) can be omitted.

さらに、半周期を検出する方法としては、従来一般に
用いられているCR回路の充放電を利用する方法、あるい
は別に得られるクロック信号で周期の長さを計数する方
法など、当該変換動作を達成するものであればいかなる
手段でもよい。
Further, as a method of detecting a half cycle, the conversion operation is achieved by a method of using charging and discharging of a CR circuit generally used in the related art, or a method of counting the length of a cycle with a clock signal obtained separately. Any means may be used.

また、検出出力(8d)をサンプルホールド形で示した
が、上記のようにクロック信号で半周期の長さを計数す
ることによる計数値(カウント値)であってもよく、こ
の場合、転送器(12)はこの計数値を転送して出力(8
e)とすればよいことは明らかである。もちろん加算器
(13)もこれら2つの計数値の加算動作を行えばよい。
Although the detection output (8d) is shown in the sample-and-hold type, it may be a count value (count value) obtained by counting the length of a half cycle with a clock signal as described above. (12) transfers this count value and outputs it (8
It is clear that e) should be used. Of course, the adder (13) may also perform the operation of adding these two count values.

また、速度検出器(4)の出力(8f)をサンプル・ホ
ールド形で示したが、周期の変化に応じて出力のデュー
ティを変化させるいわゆるパルス幅変調(PWM)方式で
あっても同様の効果が得られることは明らかである。
Although the output (8f) of the speed detector (4) is shown in a sample-and-hold type, the same effect can be obtained by a so-called pulse width modulation (PWM) system in which the duty of the output is changed according to a change in the period. Obviously,

また、以上の実施例では、回転体を直結駆動とした
が、ベルト駆動などの他の駆動方式でも同様の効果が得
られることはいうまでもない。
Further, in the above embodiment, the rotating body is driven directly, but it is needless to say that the same effect can be obtained by another driving method such as belt driving.

[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、回転速度比例信号の
隣接する縁部間の時間長すなわち半周期を検出し、これ
を半周期ごとのタイミングで転送して、前記検出出力と
加算して制御出力を得るように構成したので、本出願人
が先に提案した方式と全く同等の効果が得られるととも
に、装置が安価にでき、また精度の高いものが得られる
という優れた効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the time length between adjacent edges of a rotational speed proportional signal, that is, a half cycle is detected, and this is transferred at a timing of every half cycle, and the detection output is output. And the control output is obtained by adding the above, so that the same effect as the method proposed by the applicant of the present invention can be obtained, and the apparatus can be inexpensive and a high-precision one can be obtained. effective.

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

第1図はこの発明における回転体の速度制御装置の一実
施例を示すブロック図、第2図は第1図における速度検
出器の動作を説明するためのタイミング図、第3図は従
来方式のブロック図、第4図は第3図における速度検出
器の動作を説明するためのタイミング図、第5図は第3
図の速度検出器に基づいて具体的数値を用いて計算した
制御出力波形図、第6図は半周器を検出する方式におけ
るオフセットの影響を示した波形図、第7図は本出願人
が先に提案した発明における一実施例を示すブロック
図、第8図は第7図における速度検出器の動作を説明す
るためのタイミング図、第9図は第7図の速度検出器に
基づいて具体的数値を用いて計算した制御出力波形図で
ある。 図において、(1)はモータ、(2)は周波数発電機、
(4)は速度検出器、(7c)は半周期検出器、(12)は
転送器、(13)は加算器、(10)はモータ駆動回路であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a speed control device for a rotating body according to the present invention, FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of a speed detector in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the speed detector in FIG. 3, and FIG.
FIG. 6 is a control output waveform diagram calculated using specific numerical values based on the speed detector shown in FIG. 6, FIG. 6 is a waveform diagram showing the influence of offset in a method for detecting a half-circulator, and FIG. FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of the invention proposed in FIG. 8, FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the speed detector in FIG. 7, and FIG. 9 is a concrete diagram based on the speed detector in FIG. FIG. 9 is a control output waveform diagram calculated using numerical values. In the figure, (1) is a motor, (2) is a frequency generator,
(4) is a speed detector, (7c) is a half cycle detector, (12) is a transmitter, (13) is an adder, and (10) is a motor drive circuit. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】回転体の回転速度に比例した周波数の回転
速度比例信号に応じた制御出力を発生する速度検出手段
と、 この速度検出手段の出力に応じて回転体を駆動する駆動
手段と、を備えた回転体の速度制御装置において、 前記速度検出手段は、 前記回転速度比例信号の半周期を順次検出し、前記半周
期の長さに応じたレベルの検出出力を得る半周期検出手
段と、 前記検出出力を半周期遅延して転送する転送手段と、 前記検出出力と前記転送手段からの転送出力とを加算す
る加算手段と、 を有することを特徴とする回転体の速度制御装置。
A speed detecting means for generating a control output according to a rotation speed proportional signal having a frequency proportional to a rotation speed of the rotating body; a driving means for driving the rotating body in accordance with an output of the speed detecting means; A speed control device for a rotating body, comprising: a half-cycle detection unit that sequentially detects half-cycles of the rotation speed proportional signal and obtains a detection output at a level corresponding to the length of the half-cycle. And a transfer unit for transferring the detection output with a half-cycle delay, and an adding unit for adding the detection output and the transfer output from the transfer unit.
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