JP3204664B2 - モータの駆動制御装置 - Google Patents

モータの駆動制御装置

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JP3204664B2
JP3204664B2 JP24644090A JP24644090A JP3204664B2 JP 3204664 B2 JP3204664 B2 JP 3204664B2 JP 24644090 A JP24644090 A JP 24644090A JP 24644090 A JP24644090 A JP 24644090A JP 3204664 B2 JP3204664 B2 JP 3204664B2
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    • GPHYSICS
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  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Details Of Cameras Including Film Mechanisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、たとえばカメラにおいて、撮影レンズやフ
ィルムなどを目標位置まで正確かつ迅速に移動させるモ
ータを駆動制御するモータの駆動制御装置に関する。
[従来の技術] 従来、フォトインタラプタを速度検出手段としたモー
タによる目標位置制御手段として、たとえば特開昭64−
88412号公報には撮影レンズ繰出しの例が、また特開平
1−202724号公報にはフィルム巻上げの例が開示されて
いる。
これらは、いずれも予め記憶した減速カーブに沿って
被駆動体を目標位置まで制御するものである。すなわ
ち、目標位置までの予め定められた減速カーブを記憶し
ておき、この記憶した減速カーブと比較して、実際の速
度が速い場合はモータにブレーキを、一定時間以内で遅
い場合はモータをオフ、それ以上遅い場合にはモータを
オンするという制御を行なうことにより、記憶された減
速カーブに沿って目標位置に被駆動体を停止させるので
ある。したがって、このような制御方法によれば、正確
に目標位置に停止させることができる。
このような制御方法の減速カーブを決定する場合に
は、通常、次の条件で行なわれる。どのような条件でも
目標位置を行い過ぎないよう、最も止まりにくい条件、
すなわち、たとえば、レンズ繰出しの場合、レンズを下
向きにして、制御電圧のばらつきが最大になった時、レ
ンズ移動速度を最大速度にし、その後、モータにブレー
キを掛けて、その時の止まり方(減速曲線)を記録す
る。この記録された減速曲線に少し余裕を持たせて減速
カーブとして記憶する。こうすることにより、どのよう
な条件でもレンズは目標位置を行き過ぎることなく、一
度で目標位置に停止することができる。
[発明が解決しようとする課題] しかし、従来のこの制御方法には次のような欠点があ
った。すなわち、減速カーブは、最悪の場合を想定して
あるので通常の場合(レンズが水平向きなど)は、モー
タのブレーキが効きやすく、減速カーブ自体に余裕がで
きすぎる。すなわち、早めにブレーキを掛ける現象とな
り、モータのブレーキ、オフ、オンの回数が多くなる。
したがって、無駄な時間が増し、結果として全体の制御
時間が著しく長くなる。これは、レリーズ釦を押してか
らのタイムラグが増すことになる。
そこで、本発明は、モータのオン、オフ、ブレーキの
制御回数を減して制御時間を短くしながらも、正確かつ
迅速に被駆動体を目標位置に停止させることのできるモ
ータの駆動制御装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の第1の態様では、目標位置まで被駆動体を駆
動するモータと、上記被駆動体の移動に応じてパルスを
発生するエンコーダ手段と、このエンコーダ手段から発
生するパルスを入力し、上記被駆動体の速度を検出する
速度検出手段と、この速度検出手段によって検出された
被駆動体の速度を記憶する記憶手段と、上記エンコーダ
手段から発生するパルスを上記モータの駆動開始よりカ
ウントし、上記被駆動体の位置を検出する位置検出手段
と、上記記憶手段に記憶された前回の被駆動体の速度と
上記速度検出手段によって検出された今回の被駆動体の
速度と上記位置検出手段によって検出された上記被駆動
体の位置に基づいてファジィ推論を行い、上記モータに
ブレーキをかけた際の上記被駆動体の駆動停止位置の予
測演算を行なう演算手段と、この演算手段によって予測
演算された上記駆動停止位置と上記目標位置とを比較
し、上記被駆動体が上記目標位置に停止するか、それよ
りも手前に停止するかを判断する目標位置比較手段と、
この目標位置比較手段によって、上記被駆動体が上記目
標位置に停止すると判断されたら上記モータにブレーキ
をかけ、上記被駆動体が上記目標位置よりも手前に停止
すると判断されたら上記モータをオフにするモータ制御
手段と、を具備したことを特徴とするモータの駆動制御
装置が提供される。第2の態様では、上記第1の態様に
おいて、上記目標位置比較手段は、更に、モータの負荷
に応じた情報に基づいて比較値を変更することを特徴と
する記載のモータの駆動制御装置が提供される。第3の
態様では、上記第1又は第2の態様において、上記モー
タの負荷に応じた情報は、上記モータの定常速度に基づ
いて定めることを特徴とするモータの駆動制御装置が提
供される。
[作用] 本発明の第1の態様では、モータにより目標位置まで
被駆動体が駆動され、エンコーダ手段により上記被駆動
体の移動に応じてパルスが発生され、速度検出手段に該
エンコーダ手段から発生するパルスが入力され、上記被
駆動体の速度が検出され、記憶手段により該速度検出手
段によって検出された被駆動体の速度が記憶され、位置
検出手段により上記エンコーダ手段から発生するパルス
が上記モータの駆動開始よりカウントされ、上記被駆動
体の位置が検出され、演算手段により上記記憶手段に記
憶された前回の被駆動体の速度と上記速度検出手段によ
って検出された今回の被駆動体の速度と上記位置検出手
段によって検出された上記被駆動体の位置に基づいてフ
ァジィ推論が行われ、上記モータにブレーキをかけた際
の上記被駆動体の駆動停止位置の予測演算が行われ、目
標位置比較手段により該演算手段によって予測演算され
た上記駆動停止位置と上記目標位置とが比較され、上記
被駆動体が上記目標位置に停止するか、それよりも手前
に停止するかが判断され、モータ制御手段により該目標
位置比較手段によって上記被駆動体が上記目標位置に停
止すると判断されたら上記モータにブレーキをかけら
れ、上記被駆動体が上記目標位置よりも手前に停止する
と判断されたら上記モータがオフにされる。第2の態様
では、上記第1の態様において、上記目標位置比較手段
により、更に、モータの負荷に応じた情報に基づいて比
較値が変更される。第3の態様では、上記第1又は第2
の態様において、上記モータの負荷に応じた情報が、上
記モータの定常速度に基づいて定められる。
[実施例] 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
第1図は、本発明に係るモータの駆動制御装置の基本
構成を示すものである。すなわち、目標位置まで被駆動
体1を駆動するモータ2と、被駆動体1の移動に応じて
パルスを発生するエンコーダ手段3と、エンコーダ手段
3から発生するパルスを入力して、被駆動体1の速度を
検出する速度検出手段4と、速度検出手段4によって検
出された被駆動体1の速度を記憶する記憶手段5と、エ
ンコーダ手段3から発生するパルスをモータ2の駆動開
始よりカウントして、被駆動体1の位置を検出する位置
検出手段6と、記憶手段5に記憶された前回の被駆動体
1の速度と、速度検出手段4によって検出された今回の
被駆動体1の速度と、位置検出手段6によって検出され
た被駆動体1の位置に基づいて、モータ2にブレーキを
かけた際の被駆動体1の駆動停止位置の予測演算を行な
う演算手段7と、演算手段7によって予測演算された停
止位置と上記目標位置とを比較する目標位置比較手段8
と、目標位置比較手段8の比較結果に基づいてモータ2
の少なくともオンまたはブレーキの制御を行なうモータ
制御手段9とから構成されている。
第2図は、本発明の一実施例に係るモータの駆動制御
装置の概略構成図である。すなわち、被駆動体1はモー
タ2によって駆動される。ここに、被駆動体1は、たと
えば、カメラの撮影レンズまたはフィルムなどである。
フォトインタラプタ10は、被駆動体1の単位移動量ごと
にパルスを発生するよう配置されている。フォトインタ
ラプタ10からのパルスの発生間隔(時間)は、速度カウ
ンタ11により、基準クロックパルス12をカウントするこ
とにより計測され、計測値tnとして出力される。第3図
にフォトインタラプタ10の出力波形を示す。ここでは、
立上がりエッジから立上がりエッジまでの時間を測定し
ている例を示すが、立下がりエッジ間隔でもエッジが変
化する時間間隔でもよいことは言うまでもない。
さて、第3図のP点で計測している例を述べると、速
度カウンタ11により計測された計測値tnは、停止位置演
算部13に入力されると共に、ラッチ部14に記憶される。
すなわち、ラッチ部14は、フォトインタラプタ10からの
パルスの立上がりエッジに同期して新しい計測値tnを記
憶し、同時に停止位置演算部13に前回の計測値tn-1を出
力する記憶手段である。
停止位置演算部13は、フォトインタラプタ10からのパ
ルスの立上がりエッジに同期して、計測値tnおよびtn-1
を取り込み、演算をスタートする。すなわち、フォトイ
ンタラプタ10からのパルスに同期して演算を行なう。こ
の演算内容は、今すぐモータ2にブレーキを掛けるとあ
と、何パルス(フォトインタラプタ10の発生パルス)で
停止するか否かを演算する。その演算方法は、たとえば
ファジイ推論を利用して行なうが、後で詳細を説明す
る。このようにして演算を行ない、その演算結果をNと
して出力する。
また、本制御の開始時には、スタート信号によりリセ
ットスタートされ、フォトインタラプタ10からのパルス
の立上がりエッジをカウントする位置カウンタ15が同時
に動作する。位置カウンタ15の出力は、停止位置演算部
13の演算結果Nとともに加算部16に送られ、そこで両者
が加算される。この加算結果が、今すぐモータ2にブレ
ーキを掛けた場合の予測停止位置となる。この予測停止
位置と目標位置記憶部17に記憶された目標位置とが目標
位置比較部18で比較され、その比較結果に基づきモータ
2のオン、オフ、ブレーキがモータ制御部19により制御
される。
次に、停止位置演算部13の演算方法を詳細に説明す
る。第4図は、一般的なモータの止まり方を図示したも
ので、横軸はフォトインタラプタ10の発生パルス数、縦
軸はフォトインタラプタ10の発生パルス間隔tnであり、
縦軸の上になるほどモータ速度は速くなる。P点の位置
が現在の計測位置で、実線は加速していた場合、破線は
ほぼ等速だった場合、一点鎖線は減速していた場合で、
計測時は同一速度であることを示している。経験的にも
わかるように、P点の位置のときモータ2をブレーキに
切換えたとすると、そこから停止までのフォトインタラ
プタ10のパルス数Nは、もともと減速していた場合、等
速の場合、加速していた場合の順に大きく(遠く)な
る。これを一般式に当てはめてもパラメータが多く実用
的でない。
したがって、本実施例では、上記特性を理解した上で
ファジイ推論を応用して停止位置を求める。
第5図は、ファジイ推論を行なうためのメンバシップ
関数を示し、同図(a)はモータ2の速度、すなわちフ
ォトインタラプタ10の発生パルス計測値のメンバシップ
関数である。ここでは、S1〜S7の7つのメンバシップ関
数を定義する。たとえば、S1はフォトインタラプタ10の
発生パルス間隔がほぼ1ms以上、S7はほぼ20msより遅
い、S4はほぼ10msというように決める。
第5図(b)は、即ブレーキを掛けた場合の予測停止
位置を示すメンバシップ関数である。ここでは、D1〜D7
まで定義し、たとえば、D1はほぼ64パルス以上、D7はほ
ぼ1パルス、D4はほぼ32パルスという具合である。
このようなメンバシップ関数を利用して作成したルー
ル例を第6図に示す。ファジイ推論の入力としては、今
回のフォトインタラプタ10の発生パルス間隔および前回
のフォトインタラプタ10の発生パルス間隔となる。
まず、の場合は、前回も今回もS1(かなり速く、同
速)だったので、D1パルス(なかなか止まらない)で止
まる。
の場合は、前回はS1(かなり速い)で、今回はS6
(かなり遅く)なので、かなり減速されていてD6パルス
(すぐ止まる)になる。
の場合は、前回はS4(中くらいに速い)で、今回は
S2(速い)なので加速していることになり、止まるのに
D1パルス(なかなか止まらない)かかる。
このように、一定のルールを作成しておくことによ
り、第4図に示した3つのパターン以外の条件で速度変
化があった場合、または、P点の位置での速度がこの例
と異なる場合でも、ファジイ推論により、全ての場合の
停止予測パルス数Nを推論することができる。その推論
方法は、MIN(最小値)−MAX(最大値)−重点法など
で、条件の合ったルールから推論結果の重心を求めるこ
とにより推論する。なお、これら推論方法は、現在多く
の雑誌等で紹介されているので、ここでは省略する。
次に、このような構成において、第7図に示すフロー
チャートを参照してレンズ繰出し制御例の動作を説明す
る。まず、オートフォーカスなどで求めたレンズ目標位
置を目標位置記憶部17にセットする。そして、速度カウ
ンタ11をスタートさせ、モータ2をオンにする。次に、
速度カウンタ11がオーバーフローするかどうか、また、
フォトインタラプタ(P.I)10からのパルス立上がりが
あったかどうかを順次チェックする。もし、速度カウン
タ11がオーバフローした場合は、一定時間フォトインタ
ラプタ10の出力が変化しなかったということで異常処理
に移る。もちろん、この時、既にレンズが目標位置にあ
る場合は、制御が終了したことになるので、制御動作終
了となる。
フォトインタラプタ10の出力が立上がった場合は、後
述するモータ2をオフするためのタイマ割り込みをリセ
ットする。そして、位置カウンタ15をインクリメントし
て、現在の位置をカウントする。フォトインタラプタ10
の発生パルスが立下がったら、ここで速度カウンタ11を
リセットして再スタートする。
次に、速度カウンタ11で計測された今回の計測値tn
(速度)およびラッチ部14に記憶された前回の計測値t
n-1(速度)が停止位置演算部13に入力され、前述した
ファジイ推論により、モータ2にブレーキを掛けた時の
レンズ停止位置が演算される。なお、今回の計測値tnは
次回の停止位置演算のためラッチ部14に記憶される。停
止位置演算部13の演算結果Nは、位置カウンタ15の内容
とともに加算部16に送られ、そこで両者が加算されて予
測停止位置が求められる。この求められた予測停止位置
は、目標位置比較部18に送られ、そこで目標位置記憶部
17に記憶されている目標位置と比較され、その比較結果
によりモータ制御部19でモータ2が制御される。すなわ
ち、予測停止位置の結果により、目標位置に止まる場合
はモータ2にブレーキ、目標位置よりちょっと手前に止
まる場合はモータ2をオフ、それより手前に止まる場合
はモータ2をオンする制御動作となる。
但し、モータ2をオンする場合は、一定時間後に割込
み信号が発生するようタイマをセットし、割込み信号が
発生したらモータ2をオフ(またはブレーキ)にする。
このモータ2のオンだけ一定時間に制限する理由は、モ
ータ2が止まりかけている場合(目標位置に近くて推論
結果がオンになった場合)は、フォトインタラプタ10の
発生パルス間隔(時間間隔)が非常に長くなるので、こ
の時モータ2をオンしてしまうと加速し過ぎるおそれが
あるからである。こうすることにより、モータ2が遅く
なっている時は、一定時間モータ2をオンしてほどよく
加速し、モータ2が速い場合は、この一定時間よりもフ
ォトインタラプタ10の発生パルス間隔(時間間隔)が短
いので、次の演算までモータ2のオンがとぎれることは
ない。
この様子の一例を第8図(a)に示す。なお、第8図
(b)は、同図(a)における〜の時点での予測停
止位置の演算結果とモータ制御動作との関係例を示す。
ここでわかるように、〜の時点ではモータ2をオン
にしても、フォトインタラプタ10の発生パルス間隔が一
定時間より短いのでモータ2はオンし続け、の時点で
はパルス間隔が長いのでモータ2はオンするが一定時間
でオフにして、加速しすぎないような制御をしている。
第9図は、本発明をカメラのフィルム巻上げ制御に応
用した例のフローチャートを示す。フィルム一駒巻上げ
の場合、目標パルス数は一駒分と決まっている。第7図
のレンズ繰出し制御例との違いは、フォトインタラプタ
10の出力変化がなく、時間がオーバフローした場合に
は、フィルムエンドとみなし、自動的に巻戻し動作に移
行すること以外は、全く同じ制御で動作する。
次に、本発明の他の実施例について説明する。第10図
は、モータの負荷が変わった場合のモータ回転特性を示
す。A〜Cがモータ起動時、a〜cがモータ制動時(ブ
レーキ)の特性である。モータ負荷はA〜C、a〜cの
順にそれぞれ重くなり、起動時Aの負荷で制動した場合
がa、Bの場合はbと、それぞれ対応している。
ここで、負荷が重いとは、レンズの駆動部の摩擦が多
い、フィルム自身の摩擦が多い、電池電圧が低い等のこ
とである。すなわち、カメラが異なると、それぞれの部
品のばらつき等で負荷は異なり、同一のカメラでも電池
の新旧、使用温度などの条件で負荷は異なる。
本実施例はこの点に着目し、モータの定常速(最高
速)でほぼ回転特性を決定しようとしたものである。す
なわち、定常速が速い場合はブレーキは掛かりにくく、
定常速が遅い場合はブレーキは掛かりやすい。
そこで、第11図にこの実施例の構成を示す。第2図と
異なるところは、定常速度検知部20と係数設定部21が追
加されているのみで他は同じである。すなわち、定常速
度検知部20は、モータ2の速度が一定になったことを検
知し、その速度を係数設定部21へ出力する。係数設定部
21は、速度に応じて通常状態(たとえば起動特性A)の
モータ制御判断を変更する。但し、モータ2が一定速度
にならない場合は予め定められた係数とする。
第12図に各起動特性(制動特性)による制御判断の例
を示す。
起動特性A(制動特性a)の場合はA−a項に示す通
り、目標位置から1パルス手前はモータブレーキ、少し
手前になる2〜8パルス手前はモータオフ、それ以上遠
いところではモータオンというような制御を行なう。そ
れに対し、起動特性Bの場合はB−b項に示すように、
モータオフの範囲を2〜6パルス手前とし、起動特性C
の場合はC−c項に示すように、モータオフの範囲を2
〜4パルスとする。
こうすることにより、制御時のモータ特性にしたがっ
て、最大限目標位置近くまでモータをオンして目標位置
に止めるので、より速く目標位置に移動されることがで
きる。
なお、ここでは特性をA,B,Cと3種類にしたがもっと
多くてもよい。もちろん、A,B,Cの中間の特性の場合
は、第12図のA−a〜C−c項より補間してもよく、ま
た、補間方法はファジイ推論を使ってもよい。
第13図は、モータ制御動作をオン、オフ、ブレーキだ
けでなく、デューティ駆動も行なう制御の例を示す。こ
うすることにより、ますます滑らかに制御することが可
能である。また、デューティ駆動では、目標位置までの
パルス数によってデューティ比を変えてもよく、さらに
デューティのかわりにモータ駆動電圧を変えることも可
能である。
以上説明したように上記実施例によれば、現在のモー
タ速度および前回のモータ速度を入力として系の負荷を
考慮した制御となっている。つまり、減速カーブによる
制御では、制御時の負荷(温度、電池電圧、姿勢差、そ
の他)によらず、目標まであと何パルスの場合はこの速
度でならなければならないという制御であった。これに
対し、本実施例は、現在の速度のみでなく加速、減速な
どの条件も考慮されるので、目標位置に対してその時の
系の状態における理想的な制御が可能となる。具体的に
は、モータ2のオン、オフ、ブレーキなどの制御回数が
減ることになる。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、モータのオン、
オフ、ブレーキの制御回数を減して制御時間を短くしな
がら、正確かつ迅速に被駆動体を目標位置に停止させる
ことのできるモータの駆動制御装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るモータの駆動制御装置の基本構成
を示すブロック図、第2図は本発明の一実施例に係るモ
ータの駆動制御装置の概略構成図を示すブロック図、第
3図はフォトインタラプタの発生パルスを示す図、第4
図は一般的なモータの停止曲線を説明するための図、第
5図はファジイ推論を行なうためのメンバシップ関数を
示す図、第6図はメンバシップ関数を利用して作成した
ルール例を示す図、第7図はレンズ繰出し制御例の動作
を説明するフローチャート、第8図はファジイ推論によ
るモータ駆動制御を説明するための図、第9図はフィル
ム巻上げ制御例の動作を説明するフローチャート、第10
図はモータの起動特性と制動特性との関係を示す図、第
11図は本発明の他の実施例に係るモータの駆動制御装置
の概略構成を示すブロック図、第12図はモータ特性によ
る制御判断を説明するための図、第13図はモータ制御動
作にデューティ駆動を加えた動作例を示す図である。 1……被駆動体、2……モータ、3……エンコーダ手
段、4……速度検出手段、5……記憶手段、6……位置
検出手段、7……演算手段、8……目標位置比較手段、
9……モータ制御手段、10……フォトインタラプタ、11
……速度カウンタ、12……基準クロック、13……停止位
置演算部、14……ラッチ部、15……位置カウンタ、16…
…加算部、17……目標位置記憶部、18……目標位置比較
部、19……モータ制御部、20……定常速度検知部、21…
…係数設定部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H02P 5/00 H02P 5/00 X (56)参考文献 特開 昭54−90707(JP,A) 特開 昭49−116478(JP,A) 特開 平2−152496(JP,A) 特開 昭53−32289(JP,A) 実開 昭55−32665(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05D 3/00 - 3/20 G02B 7/02 G03B 17/00 G05B 13/02 H02P 5/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】目標位置まで被駆動体を駆動するモータ
    と、 上記被駆動体の移動に応じてパルスを発生するエンコー
    ダ手段と、 このエンコーダ手段から発生するパルスを入力し、上記
    被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、 この速度検出手段によって検出された被駆動体の速度を
    記憶する記憶手段と、 上記エンコーダ手段から発生するパルスを上記モータの
    駆動開始よりカウントし、上記被駆動体の位置を検出す
    る位置検出手段と、 上記記憶手段に記憶された前回の被駆動体の速度と上記
    速度検出手段によって検出された今回の被駆動体の速度
    と上記位置検出手段によって検出された上記被駆動体の
    位置に基づいてファジィ推論を行い、上記モータにブレ
    ーキをかけた際の上記被駆動体の駆動停止位置の予測演
    算を行なう演算手段と、 この演算手段によって予測演算された上記駆動停止位置
    と上記目標位置とを比較し、上記被駆動体が上記目標位
    置に停止するか、それよりも手前に停止するかを判断す
    る目標位置比較手段と、 この目標位置比較手段によって、上記被駆動体が上記目
    標位置に停止すると判断されたら上記モータにブレーキ
    をかけ、上記被駆動体が上記目標位置よりも手前に停止
    すると判断されたら上記モータをオフにするモータ制御
    手段と、 を具備したことを特徴とするモータの駆動制御装置。
  2. 【請求項2】上記目標位置比較手段は、更に、モータの
    負荷に応じた情報に基づいて比較値を変更することを特
    徴とする請求項1に記載のモータの駆動制御装置。
  3. 【請求項3】上記モータの負荷に応じた情報は、上記モ
    ータの定常速度に基づいて定めることを特徴とする請求
    項1又は請求項2に記載のモータの駆動制御装置。
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