JP2933789B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばビデオテープレ
コーダに用いられるキャプスタンモータ等の直流モータ
の回転ムラを抑圧することにより、モータの回転速度を
制御するモータ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ビデオテープレコーダ等に備え
られている直流モータにおいては、回転コイルが永久磁
石と接近し離れるタイミングと同期して、発生トルクが
変化するため、回転ムラが生じるものとなっている。し
たがって、従来のモータ制御装置では、制御フィードバ
ックゲインの適性化や、補償要素の挿入等によって直流
モータの特性改善を行い、回転ムラを抑制するようにな
っている。

【０００３】しかしながら、上記のような特性改善を実
施しても、ある程度の回転ムラは抑制できるものの、回
転ムラを完全に抑圧することは不可能であった。そこ
で、上記のような直流モータの回転ムラを検知し、検知
した回転ムラに応じて、制御電圧に正弦波電圧を加える
学習サーボ方式を採用したモータ制御装置が提案されて
いる。すなわち、上記学習サーボ方式では、上記正弦波
電圧による発生トルクと、回転ムラとを相殺することが
目的であり、回転ムラ位相と正弦波位相が逆位相となれ
ば、回転ムラが抑圧されるようになっている。

【０００４】上記学習サーボ方式を採用したモータ制御
装置では、図６に示すように、Ｎ個のスリット３２ａ…
が設けられた回転エンコーダ３２が、直流モータ３１と
同期して回転することにより、ＦＧ(Frequency Generat
or) センサ３３からＦＧパルスａが発生する。このＦＧ
パルスａの周期は、ＦＧ周期測定器３４でＦＧ周期デー
タｂとして計測され、このＦＧ周期データｂを、誤差デ
ータ発生器３５において、予め設定された回転数で直流
モータ３１が回転した場合の基準ＦＧ周期データから減
算することにより、回転速度誤差データｃが出力され
る。

【０００５】加算器４３では、上記回転速度誤差データ
ｃと、正弦波データ読みだし制御装置４０から出力され
た回転ムラ解消用の正弦波データｄとを加算することに
より、制御データｈが出力される。尚、上記正弦波デー
タｄは、直流モータ３１の回転ムラ周期における任意の
振幅の正弦波を、ＦＧ周期間隔でサンプリングし、デジ
タル化したもので、ＦＧ周期毎の各正弦波データが、正
弦波パターンメモリ４１のそれぞれ異なるアドレスに記
憶されている。また、回転速度誤差データｃに加算する
正弦波データｄの位相は、後述の学習モード時に求めら
れるようになっている。

【０００６】回転速度誤差データｃと正弦波データｄと
を加算することにより、加算器４３から出力された制御
データｈは、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器３
６により、モータ制御電圧ｅに変換され、さらに、この
モータ制御電圧ｅは、ドライバ３７によってモータ駆動
電流ｆに変換されて、直流モータ３１を駆動する。

【０００７】上記モータ制御装置において、回転ムラの
位相を検出する学習方式は、上記回転速度誤差データｃ
に加算される正弦波データｄの位相を変化させながら、
回転速度変動が最小になる位相を求める山登り方式で行
われるようになっており、このような回転ムラ位相を検
知する学習モード時におけるＤ／Ａ変換器の変換ゲイ
ン、すなわちモータ制御系の制御ゲインは、通常回転モ
ードと同レベルの制御ゲインで行われるようになってい
る。

【０００８】次に、上記学習モード時において、回転ム
ラ位相を検知する山登り方式について説明する。

【０００９】まず、直流モータ３１を起動し、モータ回
転速度（図７（ａ）参照）が予め設定された目標回転速
度程度に達すると、上記正弦波データ読みだし制御装置
４０は、正弦波パターンメモリ４１に対して、任意の初
期位相で正弦波データｄが得られるように、ＲＯＭアド
レス信号ｎを出力することにより、正弦波パターンメモ
リ４１からＲＯＭデータｏを読みだし、初期位相の正弦
波データｄとして加算器４３に出力する（図７（ｂ）参
照）。直流モータ３１には、回転速度誤差データｃとこ
の正弦波データｄとを加算して得られた制御データｈを
基に変換したモータ駆動電流ｆが供給され、このよう
に、初期位相の正弦波データｄを加算した状態で、直流
モータ３１を所定の待機時間（Ｔｗ）回転させる。

【００１０】そして、上記待機時間（Ｔｗ）が経過し、
所定のサンプリングタイミング（Ｔｓ）に達すると、誤
差データメモリ制御装置３８は、上記誤差データ発生器
３５から各ＦＧ周期毎に入力された回転速度誤差データ
ｃの絶対値を直流モータ３１の一回転分加算し、平均す
ることで、図７（ｃ）に示す回転速度誤差データの平均
偏差（以下、平均速度偏差ｓと称する）を計算し、その
結果を平均速度偏差ｓの初期値として誤差データメモリ
３９に書き込む。

【００１１】上記平均速度偏差ｓは、誤差データメモリ
３９から誤差データ増減検知装置４２に出力され、誤差
データ増減検知装置４２は、上記正弦波データ読みだし
制御装置４０に対して、正弦波位相変更指令信号ｒを出
力する。これにより、正弦波データ読みだし制御装置４
０は、正弦波パターンメモリ４１に対して、正弦波加算
位相を初期位相からＦＧ１パルス分だけ遅らせるよう
に、ＲＯＭアドレス信号ｎを出力して、該当するアドレ
スからＲＯＭデータｏを読みだし、初期位相からＦＧ１
パルス分だけ遅らせた正弦波データｄを加算器４３に出
力する。

【００１２】さらに、この状態で、正弦波加算位相の変
更後、直流モータ３１を上記と同様の待機時間（Ｔｗ）
回転させ、サンプリングタイミング（Ｔｓ）に達した
ら、再度誤差データメモリ制御装置３８により平均速度
偏差ｓを計算し、誤差データメモリ３９に記憶させる。
これにより、誤差データ増減検知装置４２は、前記した
平均速度偏差ｓの初期値と、正弦波加算位相の変更後、
新たに得られた平均速度偏差ｓとを比較して、例えば増
加していれば、正弦波位相を進ませる方向に、反対に減
少していれば、正弦波位相を遅らせる方向に、ＦＧ１パ
ルス分ずつ正弦波加算位相を変更させるように、正弦波
位相変更指令信号ｒを出力する。

【００１３】尚、上記のように、加算する正弦波の位相
を変更してから、平均速度偏差ｓをサンプリングするま
での間に、一定の待機時間（Ｔｗ）を設ける理由は、直
流モータ３１や、この直流モータ３１の負荷装置（図示
せず）に慣性があるため、位相変更後、即時に平均速度
偏差ｓ、すなわち回転速度変動に変化が現れないからで
ある。

【００１４】以上のような正弦波位相の調節と、平均速
度偏差ｓのサンプリングを繰り返すことにより、平均速
度偏差ｓが最小になる正弦波位相を求める。例えば図７
に示した場合では、直流モータ３１の回転起動後、正弦
波加算位相を初期値、初期値＋１（平均速度偏差増
加）、初期値（平均速度偏差減少）、初期値−１（平均
速度偏差減少）、初期値−２（平均速度偏差増加）、初
期値−１（平均速度偏差減少＝最小値）と変更すること
で、回転ムラが最小となる正弦波加算位相（初期値−
１）が検知されることになる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような学習方式を採用したモータ制御装置では、学習
モードを実行する際、通常回転モードと同レベルの制御
ゲインで行われるようになっているため、この学習モー
ド時に生じる回転ムラは、図８に示すように、振幅の小
さなものとなる。したがって、このような回転ムラをＦ
Ｇ周期測定器３４でデジタル化してＦＧ周期データｂを
得る際の丸め誤差によって、ＦＧ周期変化、つまり回転
速度変化が消えてしまうため、回転ムラ位相を正確に検
出できないという問題がある。

【００１６】また、初期位相からＦＧ１パルスずつ正弦
波加算位相をずらしていくことにより、平均速度偏差ｓ
が最小値となる正弦波加算位相の最適値を求める山登り
方式を採用しているので、学習時間が非常に長いものと
なるという問題もある。

【００１７】このように、上記したような学習方式を採
用したモータ制御装置では、回転ムラ位相検知精度が悪
く、実用上の問題を残すものとなっている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るモ
ータ制御装置は、上記課題を解決するために、モータの
回転に同期して一回転あたり所定数のパルスを発生させ
る周波数発生手段と、この周波数発生手段から発生する
パルスの周期を測定する周期測定手段と、測定したパル
ス周期を予め設定された回転速度でモータが回転したと
きの基準周期と比較することにより、各パルス周期毎の
回転速度誤差データを算出する誤差データ発生手段とを
備え、通常回転モード実行時に、上記回転速度誤差デー
タに対して、この回転誤差データから検出した回転ムラ
の位相と逆位相になるように、任意の振幅の正弦波デー
タを位相調節しながら加算することにより、回転ムラを
抑圧するモータ制御装置であって、上記回転速度誤差デ
ータに対して、この回転誤差データから検出した回転ム
ラの位相と逆位相になるように、任意の振幅の正弦波デ
ータを位相調節しながら加算することにより、回転ムラ
を抑圧する時、すなわち所謂学習モード時の制御ゲイン
を、上記通常回転モード時とは異なる値に切り換えるゲ
イン切り換え手段が設けられていることを特徴としてい
る。

【００１９】また、請求項２の発明に係るモータ制御装
置は、上記課題を解決するために、請求項１記載のモー
タ制御装置において、前記ゲイン切り換え手段における
制御ゲインの切り換えによって強調された各パルス周期
毎の回転速度誤差データを同様に強調された一回転前の
回転速度誤差データとそれぞれ加算平均して、各パルス
周期毎の平均回転速度誤差データを算出する誤差データ
加算平均手段と、これらの平均回転速度誤差データをそ
れぞれ記憶する誤差データメモリと、記憶された各平均
回転速度誤差データの大小比較を行い、最大誤差データ
となるパルスを検知する最大誤差データ検知手段と、検
知された最大誤差データとなるパルスをもとに、上記正
弦波データの加算位相を算出する加算位相計算手段とが
設けられていることを特徴としている。

【００２０】

【作用】請求項１の構成によれば、回転速度誤差データ
に対して、この回転誤差データから検出した回転ムラの
位相と逆位相になるように、任意の振幅の正弦波データ
を位相調節しながら加算することにより、回転ムラを抑
圧する時である学習モード時の制御ゲインが、ゲイン切
り換え手段により、通常回転モード時とは異なる値に設
定されることにより、回転ムラを検出するための学習モ
ード時において、回転ムラが強調されることになる。こ
れは、例えば制御ゲインを通常回転モードにおける最適
値より高く設定した場合には、モータの制御状態が発振
気味となり、モータが発生する加速減速トルクが強調さ
れて回転速度の目標速度に対する行き過ぎ量が大きくな
るからであり、一方制御ゲインを低く設定した場合に
は、モータの制御状態が緩くなり、モータに速度制御を
施さずに回転させたときのように、モータ自体の発生ト
ルクが回転速度変動を引き起こすからである。

【００２１】したがって、このように学習モード時に回
転ムラを強調することで、前記した従来のように、回転
ムラをデジタル化する際の丸め誤差によって、回転速度
変動が消えてしまうという虞れが回避され、回転ムラ位
相の検知精度が向上する。

【００２２】また、請求項２の構成によれば、前記ゲイ
ン切り換え手段における制御ゲインの切り換えによって
強調された、モータ一回転分の各パルス周期ごとに加算
平均した平均回転速度誤差データを大小比較する最大誤
差データ検知手段から得られた最大誤差データとなるパ
ルスをもとに、加算位相計算手段が、回転速度誤差デー
タに加える正弦波データの加算位相を算出するようにな
っている。

【００２３】したがって、前記した従来の山登り方式と
比較して、回転ムラ位相の検出が速やかになり、正弦波
加算位相を決定するまでの時間も短縮されるので、回転
ムラの抑圧も速やかに行われるようになる。

【００２４】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図５に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００２５】本実施例に係るモータ制御装置について、
図２に示すような２極のロータ１８を備えた直流モータ
１の回転ムラを抑圧する場合を例に挙げて説明する。直
流モータ１は、コイル１７が巻回されたロータ１８、永
久磁石１９、及び定電圧電源２０を備えており、定電圧
電源２０から電流を流すことにより、ロータ１８が回転
するようになっている。直流モータ１では、コイル１７
が永久磁石１９と接近し離れるタイミングと同期して発
生トルクが変化するため、上記のように、２極のロータ
１８を用いた場合には、モータ１回転あたり、２回の回
転ムラが生じることになる。

【００２６】尚、本実施例では、説明を簡略化するた
め、２極のロータ１８を備えた直流モータ１を例に挙げ
ているが、例えばビデオテープレコーダに用いられるキ
ャプスタンモータ等の一般的な直流モータでは、通常３
極以上のロータ及び磁極から構成されており、この場合
にも、１回転あたり、磁極数に同期した回転ムラが発生
する。

【００２７】図１に示すように、直流モータ１には、回
転エンコーダ２が取り付けられている。この回転エンコ
ーダ２には、Ｎ個のスリット２ａ…が設けられている。
また、この回転エンコーダ２には、ＦＧセンサ（周波数
発生手段）３が設けられており、回転エンコーダ２が、
上記直流モータ１の回転に伴って回転すると、ＦＧセン
サ３から上記スリット２ａ…の数に応じたＮ個のＦＧパ
ルスａが発生されるようになっている。尚、本実施例の
モータ制御装置では、上記のように、スリット２ａ…を
設けた回転エンコーダ２を用いて、光学的に直流モータ
１の回転速度を検知する方式を例に挙げて説明するが、
例えば磁気的に検知する等、他の方式を用いて回転速度
を検知することも可能である。

【００２８】本モータ制御装置には、上記ＦＧパルスａ
発生の時間間隔を測定することによりＦＧ周期データｂ
を出力するＦＧ周期測定器（周期測定手段）４、測定し
たＦＧ周期データｂを予め設定された回転数で直流モー
タ１が回転したときの基準ＦＧ周期データと比較する誤
差データ発生器（誤差データ発生手段）５、誤差データ
発生器５の比較結果である回転速度誤差データｃと回転
ムラ解消用の正弦波データｄとを加算して制御データｈ
を出力する加算器１６、制御データｈをモータ制御電圧
ｅに変換するＤ／Ａ変換器６、及びモータ制御電圧ｅを
モータ駆動電流ｆに変換するドライバ７が備えられてい
る。したがって、直流モータ１は、上記ドライバ７から
出力されるモータ駆動電流ｆによって駆動され、回転ム
ラが抑制されるようになっている。

【００２９】さらに、本モータ制御装置には、ＦＧセン
サ３から生じたＦＧパルスに１，２，…ＮのＦＧ番号ｑ
を付与するＦＧカウンタ１４、誤差データメモリ制御装
置（誤差データ加算平均手段）８、ＲＡＭからなる誤差
データメモリ９、最大誤差データアドレス検知装置（最
大誤差データ検知手段）１２、正弦波加算位相計算装置
（加算位相計算手段）１５、正弦波データ読みだし制御
装置（加算位相計算手段）１０、及びＲＯＭからなる正
弦波パターンメモリ１１が備えられている。

【００３０】上記誤差データメモリ制御装置８は、ＦＧ
カウンタ１４から出力されるＦＧ番号ｑに応じてＲＡＭ
アドレス信号ｔを出力すると共に、直流モータ１の一回
転分、すなわちＦＧパルスａの発生個数に応じたＮ個分
の回転速度誤差データｃをＲＡＭデータｍとして出力
し、誤差データメモリ９の該当するアドレスにそれぞれ
記憶させるようになっている。

【００３１】最大誤差データアドレス検知装置１２は、
誤差データメモリ９に格納されているＮ個のＲＡＭデー
タｍの中から、回転速度誤差データｃの最大値に該当す
るデータが格納されているアドレス、すなわちＦＧ番号
ｑを求め、これを最大誤差データアドレスｇとして、正
弦波加算位相計算装置１５に出力するようになってい
る。

【００３２】上記正弦波加算位相計算装置１５は、予め
サーボアナライザ等でモータ制御系の位相特性を測定し
ておくことにより決定された最適な加算位相を記憶して
おり、上記最大誤差データアドレスｇを基に加算位相オ
フセットデータｐを算出するようになっている。

【００３３】また、直流モータ１の回転ムラは、図２に
示す永久磁石１９とロータ１８の位相に同期して、図３
に示すように正弦波状に現れるので、図１に示す上記正
弦波パターンメモリ１１には、直流モータ１の一回転で
生じるＦＧパルスの個数Ｎに応じて、回転ムラ周期にお
ける任意の振幅の正弦波パターンを３６０／Ｎ度ごとに
デジタル化したＮ個のデータが、１〜Ｎまでの該当する
アドレスにそれぞれ記憶されている。

【００３４】上記正弦波データ読みだし制御装置１０
は、ＦＧセンサ１４から入力されたＦＧ番号ｑと正弦波
加算位相計算装置１５から入力された加算位相オフセッ
トデータｐとを加算して、ＲＯＭアドレス番号ｎを出力
し、正弦波パターンメモリ１１から該当するアドレス番
号のＲＯＭデータｏを読みだして、正弦波データｄとし
て上記加算器１６に出力するようになっている。

【００３５】また、本モータ制御装置には、上記正弦波
データ読みだし制御装置１０による正弦波データｄの読
みだしを制御するための読みだし許可信号ｉと、Ｄ／Ａ
変換器６の変換ゲインを制御する変換ゲイン切り換え信
号ｊとを出力するモード切り換え装置（ゲイン切り換え
手段）１３が設けられている。このモード切り換え装置
１３は、モータ回動起動指令ｋが入力されると、直流モ
ータ１を目標速度まで回転させる起動モードとなり、そ
の後、所定の時間、直流モータ１の回転ムラ位相を検出
するための学習モードとなる。そして、この学習モード
時においては、上記読みだし許可信号をＯＦＦにすると
共に、学習モード、あるいは通常回転モード等、それぞ
れのモードに応じて、上記Ｄ／Ａ変換器６の変換ゲイ
ン、すなわちモータ制御系の制御ゲインを変化させる変
換ゲイン切り換え信号ｊを出力するようになっている。

【００３６】上記の構成において、例えば回転エンコー
ダ２に設けられているスリット２ａの個数（Ｎ）を１２
個として（この場合、ＦＧ１周期の回転角は３０°とな
る）、本モータ制御装置の動作を説明する。

【００３７】モード切り換え装置１３に入力されるモー
タ回転起動指令ｋ（図４（ａ）参照）がＯＮになると、
モータ制御装置は、まず始めに起動モードとなり、モー
ド切り換え装置１３から、通常回転モードと同レベルの
変換ゲイン切り換え信号ｊ（同図（ｂ）参照）が出力さ
れることにより、Ｄ／Ａ変換器６の変換ゲインが、通常
回転時と同様の所定の最適値に設定されて、直流モータ
１の回転が開始される。

【００３８】直流モータ１の回転が開始すると、回転エ
ンコーダ２に設けられたＦＧセンサ３から、回転エンコ
ーダ２のスリット数に応じた１２個のＦＧパルスａが発
生し、ＦＧ周期測定器４でＦＧパルスａの周期を測定す
ることにより、１２個のＦＧ周期データｂが得られる。
さらに、これらＦＧ周期データｂを、誤差データ発生器
５に記憶されている基準ＦＧ周期データからそれぞれ減
算することにより、ＦＧ周期ごとの１２個の回転速度誤
差データｃが算出され、加算器１６を介して、制御デー
タｈとしてＤ／Ａ変換器６に順次入力される。

【００３９】尚、この起動モード時においては、モード
切り換え装置１３から出力される読みだし許可信号ｉが
同図（ｃ）に示すようにＯＦＦになっているので、正弦
波データ読みだし制御装置１０からの正弦波データｄ
は、上記回転速度誤差データｃには加算されない。

【００４０】そして、上記制御データｈは、Ｄ／Ａ変換
器６においてモータ制御電圧ｅに変換され、さらにドラ
イバ７においてモータ駆動電流ｆに変換されて、直流モ
ータ１に供給されるようになっている。

【００４１】上記回転開始後、所定の時間が経過する
と、同図（ｄ）に示すように、直流モータ１の回転速度
は目標速度に達し、モータ制御装置は、直流モータ１の
回転ムラを検出し、上記回転速度誤差データｃに加える
正弦波データの加算位相を決定するための学習モードに
切り換わる。また、モード切り換え装置１３から正弦波
データ読みだし制御装置１０に対して出力される読みだ
し許可信号ｉは、同図（ｃ）に示すように、上記起動モ
ードから学習モードが終了するまでの間、ＯＦＦにされ
ており、直流モータ１は、上記正弦波データｄを加算す
ることなく得られた制御データｈを基に駆動されてい
る。

【００４２】また、モータ制御装置が学習モードに切り
換わると、モード切り換え装置１３からＤ／Ａ変換器６
に出力される変換ゲイン切り換え信号ｊのレベルが変化
する（同図（ｂ）参照）。これにより、Ｄ／Ａ変換器６
の変換ゲイン、すなわち、モータ制御系の制御ゲインが
上がる、あるいは下がることになり、前記した通常回転
時における所定の最適値から変更される。したがって、
直流モータ１の回転は、同図（ｄ）に示す学習モード時
のように、回転ムラが強調された波形となり、このとき
誤差データ発生器５で得られる回転速度誤差データｃ
は、図５（ａ）に示すように、振幅の大きなものにな
る。

【００４３】このような回転ムラの強調は、上記学習モ
ードにおける制御ゲインが、例えば所定の最適値よりも
高く設定されている場合には、図１に示す直流モータ１
の制御状態が発振気味となり、直流モータ１から発生す
る加速減速トルクが強調されて、回転速度の目標回転速
度に対する行き過ぎ量が大きくなることに起因して発生
する。一方、制御ゲインが最適値より低く設定されてい
る場合には、モータ制御状態が緩くなり、図３に示すよ
うに、直流モータ１に速度制御を施さずに直流電流のみ
で駆動したときのように、直流モータ１自体の発生トル
クが回転速度の変動を引き起こすので、回転ムラが強調
される。このような学習モード時における制御ゲインの
変動は、使用する直流モータ１の特性と、直流モータ１
によって駆動される負荷装置の動作特性とを考慮して、
最適値に対して、どの程度上げるか、また下げるかが決
定される。

【００４４】以上のように、モータ制御装置にモード切
り換え装置１３を備え、学習モード時において、このモ
ード切り換え装置１３から出力される変換ゲイン切り換
え信号ｊにより制御ゲインを変化させることで、学習モ
ード時に回転ムラが強調されるようになっている。

【００４５】前記した従来では、学習モード時において
も、Ｄ／Ａ変換器６の変換ゲインが通常回転時と同様の
最適値に設定されていたため、小さな振幅の回転ムラし
か検出することができず、ＦＧ周期測定器４内でデジタ
ル化する際の丸め誤差によって、回転速度変化が消えて
しまうために、回転ムラの検知精度が悪く、検出を正確
に行うことができなかった。しかしながら、本実施例で
は、上記のようにして回転ムラを強調させることによ
り、検出した回転ムラをデジタル化する際の丸め誤差に
よって、回転速度変化が消えてしまうという虞れが回避
され、回転ムラによる回転速度変化、すなわち回転速度
誤差変動を容易に、かつ正確に検知できる。

【００４６】また、上記学習モードでは、検出した回転
ムラを基に、回転速度誤差データｃに加算する正弦波デ
ータｄの加算位相が決定される。まず、ＦＧ周期ごと
に、誤差データ発生器５からの回転速度誤差データｃが
入力される誤差データメモリ制御装置８では、ＦＧカウ
ンタ１４から出力されたＦＧ番号ｑをＲＡＭアドレス信
号ｔに変換して、誤差データメモリ９に出力し、誤差デ
ータメモリ９における該当アドレスに記憶されているＲ
ＡＭデータｍを読み取る。

【００４７】そして、誤差データメモリ制御装置８は、
読み取ったＲＡＭデータｍと、入力されたＦＧ番号ｑに
該当する回転速度誤差データｃとを加算して、２で割る
ことにより、回転速度誤差データｃの加算平均を算出
し、その結果を新たなＲＡＭデータｍとして誤差データ
メモリ９の同じアドレスに書き込む。このように、誤差
データメモリ制御装置８は、各ＦＧ周期ごとの平均回転
速度誤差データを順次計算し、誤差データメモリ９の該
当するアドレスに記憶されているＲＡＭデータｍをその
都度書き換える。

【００４８】これは、実際の直流モータ１の回転には、
負荷変動等の外乱ノイズがあるため、回転ムラの大きさ
は一定でない場合が多いので、誤差データメモリ制御装
置８においてＲＡＭデータｍの加算平均を計算し、一回
転毎に更新することで上記のような外乱ノイズを抑圧す
ることを目的として行われている。また、上記の動作を
任意の回転回数だけ繰り返して、各ＦＧ周期毎の回転速
度誤差データｃを平均化し、さらに回転ムラ検知精度を
向上させることも可能である。

【００４９】次に、上記最大誤差データアドレス検知装
置１２において、誤差データメモリ９に記憶されている
１２個のＲＡＭデータｍの大小を順次比較することによ
り、加算平均した回転速度誤差データの最大値に相当す
るＲＡＭデータｍが格納されている誤差データメモリ９
のアドレス番号、つまりＦＧ番号ｑを求める。したがっ
て、例えば検出された回転ムラの回転速度誤差データｃ
が、図５（ａ）に示すような波形を示した場合には、Ｆ
Ｇ番号３、あるいは９のときに最大の回転速度誤差が現
れているので、最大誤差データアドレス検知装置１２に
より求められた最大誤差データアドレスｇは、『３』と
なる。

【００５０】正弦波パターンメモリ１１には、同図
（ｂ）に示すように、ＦＧパルスａの個数に応じて、回
転ムラを示す正弦波の振幅をサンプリングしてデジタル
化したデータが、１２個のアドレスにそれぞれＲＯＭデ
ータｏとして記憶されている。回転ムラは、上記したよ
うに正弦波状に現れるので、最大誤差データアドレス検
知装置１２において求めた最大誤差データアドレスｇに
相当するＦＧ番号ｑがＦＧカウンタ１４から出力された
ときに、上記正弦波パターンメモリ１１に格納されてい
るＲＯＭデータｏの中からマイナス最大となるデータを
読みだして、最大の回転速度誤差データｃに加算すれ
ば、直流モータ１の回転トルクムラと、正弦波データに
よる発生トルクが相殺されて、直流モータ１の回転ムラ
が解消される。

【００５１】尚、直流モータ１は、制御理論上一次遅れ
系で近似できるので、モータ制御電圧ｅを変更しても、
即時に回転速度が反応しないため、正弦波データ読みだ
し制御装置１０において、読みだす位相にオフセット位
相をもたせ、加える正弦波の位相を調節することによっ
て、制御遅れを解消することが可能である。

【００５２】これは、予めサーボアナライザ等でモータ
制御系の位相特性を測定することにより最適な加算位相
が決定され、この最適な加算位相を正弦波加算位相計算
装置１５に記憶させておく。これにより、正弦波加算位
相計算装置１５は、最大誤差データアドレス検知装置１
２からの最大誤差データアドレスｇが入力されると、加
算位相オフセットデータｐを算出する。

【００５３】一例として、直流モータ１において−９０
°の位相で正弦波を加えた場合、回転ムラが最小になる
という最適な加算位相がわかっていたと仮定すると、上
記最大誤差データアドレスｇは『３』であり、このと
き、ＲＯＭアドレスが『６』となる位相で読みだした正
弦波データｄを、回転速度誤差データｃに加算した場
合、直流モータ１の発生トルクと回転ムラ成分が相殺さ
れ、回転ムラが抑圧される。したがって、正弦波加算位
相計算装置１５から出力される加算位相オフセットデー
タｐは『３』となる。

【００５４】正弦波データ読みだし制御装置１０では、
この加算位相オフセットデータｐと、前記ＦＧ番号ｑと
を加算した結果をＲＯＭアドレス信号ｎとして、正弦波
パターンメモリ１１に出力し、正弦波パターンメモリ１
１における該当するアドレスに記憶されている正弦波デ
ータをＲＯＭデータｏとして読みだす。

【００５５】つまり、ＦＧカウンタ１４から出力された
ＦＧ番号１に対して、ＲＯＭアドレス信号ｎは『４』、
ＦＧ番号２に対して、ＲＯＭアドレス信号ｎは『５』、
……となるＲＯＭデータｏが読みだされる。尚、ＦＧ番
号ｑと加算位相オフセットデータｐとを加算した結果が
上記のＮ（ここでは、１２）を越えた場合は、その加算
結果からＮを減算した数をＲＯＭアドレス信号ｎとす
る。これにより、正弦波パターンメモリ１１には、１か
らＮまでの直流モータ１の１回転分の正弦波データのみ
を記憶しておけば良く、その容量を節約することができ
る。

【００５６】したがって、本モータ制御装置における正
弦波データ読みだし制御装置１０では、ＦＧ番号１０に
対してＲＯＭアドレス信号ｎは１０＋３−１２＝１、Ｆ
Ｇ番号１１に対してＲＯＭアドレス信号ｎは１１＋３−
１２＝２、ＦＧ番号１２に対してＲＯＭアドレス信号ｎ
は１２＋３−１２＝３となり、同図（ａ）の回転速度誤
差データに加算する正弦波加算位相は、同図（ｃ）に示
すようになる。この結果、加算器１６から得られる制御
データｈは、同図（ｄ）に示すようになる。

【００５７】上記のようにして正弦波加算位相が決定す
ると、モード切り換え装置１３からの読みだし許可信号
ｉ（図４（ｃ）参照）をＯＮにすると共に、変換ゲイン
切り換え信号ｊ（同図（ｂ）参照）のレベルを変化させ
てＤ／Ａ変換器６の変換ゲインを最適化することによ
り、通常回転モードに移行し、上記した制御データｈを
基に得られたモータ駆動電流ｆにより、直流モータ１を
駆動する。これにより、直流モータ１における回転への
外乱の影響も抑圧され、加算された正弦波データｄによ
り回転ムラが抑圧されるので、通常回転モードでは、モ
ータ回転速度が、同図（ｄ）に示すように、目標速度に
保持されることになる。

【００５８】以上のように、本モータ制御装置では、Ｆ
Ｇカウンタ１４から出力されたＦＧ番号ｑを用いて、１
回転分のＦＧ周期データｂのうち、加算平均した回転速
度誤差データが、最大となるデータが格納されている最
大誤差データアドレスを検出し、これをもとに回転速度
誤差データｃに加える正弦波加算位相を決定するように
なっているので、前記した従来のように山登り方式で、
正弦波の加算位相を１つずつずらしながら、平均速度偏
差が最小となる位相を決定する場合と比較して、学習モ
ードの実行時間を大幅に短縮することが可能になる。

【００５９】

【発明の効果】請求項１の発明に係るモータ制御装置
は、以上のように、回転速度誤差データに対して、この
回転誤差データから検出した回転ムラの位相と逆位相に
なるように、任意の振幅の正弦波データを位相調節しな
がら加算することにより、回転ムラを抑圧する時の制御
ゲインを、上記通常回転モード時とは異なる値に切り換
えるゲイン切り換え手段が設けられている構成である。

【００６０】それゆえ、回転速度誤差データに対して、
この回転誤差データから検出した回転ムラの位相と逆位
相になるように、任意の振幅の正弦波データを位相調節
しながら加算することにより、回転ムラを抑圧する時で
ある学習モード時における回転ムラを強調することで、
回転ムラ位相を正確に検知することが可能になり、モー
タ制御装置の実用性を向上できるという効果を奏する。

【００６１】また、請求項２の発明に係るモータ制御装
置は、以上のように、請求項１記載のモータ制御装置に
おいて、前記ゲイン切り換え手段における制御ゲインの
切り換えによって強調された各パルス周期毎の回転速度
誤差データを同様に強調された一回転前の回転速度誤差
データとそれぞれ加算平均して、各パルス周期毎の平均
回転速度誤差データを算出する誤差データ加算平均手段
と、これらの平均回転速度誤差データをそれぞれ記憶す
る誤差データメモリと、記憶された各平均回転速度誤差
データの大小比較を行い、最大誤差データとなるパルス
を検知する最大誤差データ検知手段と、検知された最大
誤差データとなるパルスをもとに、上記正弦波データの
加算位相を算出する加算位相計算手段とが設けられてい
る構成である。

【００６２】それゆえ、回転ムラ位相を検出する時間が
短縮されるので、回転ムラを速やかに抑圧することが可
能になり、モータ制御装置の実用性を向上できるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるモータ制御装置の概
略の構成を示す模式図である。

【図２】上記モータ制御装置により回転速度が制御され
る直流モータの構成を示す模式図である。

【図３】上記直流モータにより生じる回転ムラを示すた
めのグラフである。

【図４】上記モータ制御装置におけるモータ回転起動か
ら通常回転に至るまでのモード遷移に伴う各制御信号の
切り換え及びモータの回転速度変化を示すタイミングチ
ャートである。

【図５】上記モータ制御装置における、（ａ）は誤差デ
ータ発生器により検出された回転速度誤差データ、
（ｂ）は正弦波パターンメモリに格納されている正弦波
パターンデータ、（ｃ）は学習モード実行により決定さ
れた正弦波加算位相、（ｄ）は加算器において得られた
制御データを示すグラフである。

【図６】従来のモータ制御装置おける概略の構成を示す
模式図である。

【図７】従来のモータ制御装置におけるモータ回転起動
から通常回転に至るまでの過程を示すタイミングチャー
トである。

【図８】従来のモータ制御装置において、学習モード実
行時に検出される回転速度誤差を示すグラフである。

【符号の説明】

３ ＦＧセンサ（周波数発生手段） ４ ＦＧ周期測定器（周期測定手段） ５ 誤差データ発生器（誤差データ発生手段） ８ 誤差データメモリ制御装置（誤差データ加算平均
手段） ９ 誤差データメモリ １０ 正弦波データ読みだし制御装置（加算位相計算
手段） １２ 最大誤差データアドレス検知装置（最大誤差デ
ータ検知手段） １３ モード切り換え装置（ゲイン切り換え手段） １５ 正弦波加算位相計算装置（加算位相計算手段） ａ ＦＧパルス ｂ ＦＧ周期データ（パルス周期） ｃ 回転速度誤差データ ｄ 正弦波データ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの回転に同期して一回転あたり所定
   数のパルスを発生させる周波数発生手段と、この周波数
   発生手段から発生するパルスの周期を測定する周期測定
   手段と、測定したパルス周期を予め設定された回転速度
   でモータが回転したときの基準周期と比較することによ
   り、各パルス周期毎の回転速度誤差データを算出する誤
   差データ発生手段とを備え、通常回転モード実行時に、
   上記回転速度誤差データに対して、この回転誤差データ
   から検出した回転ムラの位相と逆位相になるように、任
   意の振幅の正弦波データを位相調節しながら加算するこ
   とにより、回転ムラを抑圧するモータ制御装置であっ
   て、 上記回転速度誤差データに対して、この回転誤差データ
   から検出した回転ムラの位相と逆位相になるように、任
   意の振幅の正弦波データを位相調節しながら加算するこ
   とにより、回転ムラを抑圧する時の制御ゲインを、上記
   通常回転モード時とは異なる値に切り換えるゲイン切り
   換え手段が設けられていることを特徴とするモータ制御
   装置。
2. 【請求項２】前記ゲイン切り換え手段における制御ゲイ
   ンの切り換えによって強調された各パルス周期毎の回転
   速度誤差データを同様に強調された一回転前の回転速度
   誤差データとそれぞれ加算平均して、各パルス周期毎の
   平均回転速度誤差データを算出する誤差データ加算平均
   手段と、 これらの平均回転速度誤差データをそれぞれ記憶する誤
   差データメモリと、 記憶された各平均回転速度誤差データの大小比較を行
   い、最大誤差データとなるパルスを検知する最大誤差デ
   ータ検知手段と、 検知された最大誤差データとなるパルスをもとに、上記
   正弦波データの加算位相を算出する加算位相計算手段と
   が設けられていることを特徴とする請求項１記載のモー
   タ制御装置。