JP3213121B2

JP3213121B2 - ステップモータ制御装置

Info

Publication number: JP3213121B2
Application number: JP15108093A
Authority: JP
Inventors: 克己石田
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1993-05-28
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 2001-10-02
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: JPH06343296A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステップモータの目標
停止位置が変化するときに、変化する目標停止位置に速
やかにステップモータを加減速制御するステップモータ
制御装置に関し、さらに詳細には、ステップモータを設
定目標値で停止させるときに、加減速により発生する振
動を軽減できるステップモータ制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車エンジンのスロットルバル
ブをステップモータにより電子的に制御する方法が実施
され、自動車においてもステップモータの駆動および停
止を制御するためのステップモータ制御装置が広く使用
されている。ここで、スロットルバルブの開閉量をアク
セルの踏み込み量に追従して制御する必要があるため、
ステップモータ制御装置は、アクセルの踏み込み量をポ
テンショメータ等でアナログデータとして計測し、その
ポテンショメータの計測値を一定間隔でサンプリングし
Ａ／Ｄ変換して目標値とし、その目標値に応じてステッ
プモータの停止位置を制御することにより、スロットル
バルブの開閉量を制御している。

【０００３】一般に、ステップモータの制御装置は、ス
テップモータの目標停止位置まで、ステップモータを適
宜増速し、設定目標値が近づくと減速し、また停止時に
発生するダンピングを軽減することにより正確かつ迅速
にステップモータを停止する方法が行われている。すな
わち、ステップモータを停止させるときに発生するダン
ピングを軽減する方法として、例えば、次の方法が提案
されている。特開平１−９１６９９号公報には、ステッ
プモータを停止させるときに目標ステップに供給する電
流を一時的に遮断する方法が開示されている。また、特
開昭６１−９４５９０号公報には、目標ステップの直前
ステップに供給する電流を一時的に遮断する方法が開示
されている。また、特開昭６２−１６０９５号公報に
は、目標ステップで一時的に逆相を励磁する方法が開示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ステップモータ制御装置には、次に示すような問題があ
った。すなわち、スロットルバルブの開閉を調節するス
テップモータの制御装置においては、アクセルの踏み込
み量を計測するポテンショメータを一定のサンプリング
時間毎にサンプリングして、ステップモータをサンプリ
ングした目標値に近づけ、目標値が一定になったときに
ステップモータを停止させる制御を行っている。そし
て、ステップモータを速やかに目標値に回転させるため
に、回転の開始時に急速に加速し、目標値に近づいたと
きに減速する加減速サイクルを行う制御が通常行われて
いる。そのため、ステップモータの加減速サイクルによ
り、スロットルバルブを含むステップモータの駆動系で
うねり振動を発生している。

【０００５】しかし、従来のステップモータの停止時の
制御では、うねり振動の有無が考慮されていなかったた
め、ステップモータを停止するときのうねり振動の状態
によっては、ダンピングを軽減するために行った方法に
より、逆にダンピングを強めてしまう場合があった。そ
の一具体例を図７の（ａ）に示す。図中Ｍは、アクセル
の踏み込み量をポテンショメータでアナログデータとし
て計測し、一定のサンプリング時間Ａでサンプリングし
て、Ａ／Ｄ変換した目標値を示している。Ｐは、ステッ
プモータの現在あるステップを示している。またＭＳＰ
Ｄは、ステップモータに与えられる駆動パルスの条件を
示し、具体的には、駆動周波数および励磁時間として与
えられる。ここで、ステップモータに与えられる駆動周
波数、およびその励磁時間は、ステップモータの現在位
置と目標値との差より、例えば、図５に示すようなテー
ブルを用いて与えられる。

【０００６】すなわち、Ｍが変化すると、ステップモー
タの現在位置と目標値との差ＭＡをなくす方向に、ステ
ップモータがＭＳＰＤ＝１，２，３と順次加速される。
そして、ステップモータの現在位置が目標値に近づくと
停止時の振動を減少させるためにステップモータは、Ｍ
ＳＰＤ＝２，１と順次減速される。このときステップモ
ータが駆動されている時間Ａは、図５のテーブルによ
り、ＭＳＰＤ＝１の励磁時間が２．０００ｍｓ、ＭＳＰ
Ｄ＝２の励磁時間が１．４２９ｍｓ、ＭＳＰＤ＝３の励
磁時間が１．１８６ｍｓであるから、合計Ａ＝８．０４
４ｍｓである。

【０００７】しかしながら、本出願の発明者が実験した
結果によれば、図６に示すように、ステップモータの駆
動時間がスロットルバルブを駆動するステップモータの
駆動系の固有振動数１５０〜１８０Ｈｚに対応する周期
Ｔｃ＝５．６〜６．７ｍｓの倍数と一致する場合に、ス
ロットルバルブ停止時のダンピングが大きいことを確認
した。すなわち、ステップモータの駆動時間が、Ｔｃ，
２Ｔｃ，３Ｔｃ，４Ｔｃの近傍にあるとき、スロットル
バルブの停止時に大きなダンピングが発生し、それ以外
の場合には、ダンピングが発生しないかまたは発生して
も振動の振幅が小さく問題とならないレベルであること
を確認した。

【０００８】このことを上記具体例で考えると、Ａ＝
８．０４４ｍｓはＴｃの倍数でないから、図７の（ａ）
に示すように、本来そのまま停止してもダンピングは小
さく問題がない。しかし、従来のステップモータのダン
ピング軽減方法では、例えば、図７の（ｂ）に示すよう
に、常に目標ステップで逆相Ｇを励磁しているため、逆
相Ｇの励磁により新たに振動Ｋを発生させる問題があっ
た。そして、ステップモータを停止させ、かつすぐに再
起動させるときに、ステップモータ制御装置がステップ
モータを停止状態にしても、ステップモータの駆動系が
振動しているため、再起動時のスロットルバルブの挙動
がしばらくの間不安定となり、アクセルの踏み込み量に
追従しないという問題があった。また、最悪の場合、反
転時に脱調する問題があった。

【０００９】それを回避するため、従来のステップモー
タ制御装置では、例えば、ステップモータを反転して駆
動する場合に、スロットルバルブを目標停止位置に一度
停止した後、少なくとも２０〜３０ｍｓ程度はスロット
ルバルブを停止状態に保持する必要があった。そのた
め、アクセルの踏み込み量が増速から減速に反転した場
合に、その分遅れが発生する問題があった。

【００１０】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、ステップモータを停止するときに、
ダンピングが発生することの少ないステップモータ制御
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明のステップモータ制御装置は、ステップモータを
停止させる設定目標値をサンプリングするサンプリング
手段と、サンプリングされた設定目標値とステップモー
タの現在位置との差を演算して、その差に応じてステッ
プモータを加速し、設定目標値に近づいた時にステップ
モータを減速させ、設定目標値でステップモータを停止
させるステップモータ加減速手段とを有するステップモ
ータ制御装置であって、ステップモータが駆動されてか
ら設定目標値で停止されるまでの駆動時間を計数する駆
動時間計数手段と、計数した駆動時間がステップモータ
の駆動系の固有振動数に対応する周期の倍数と一致する
ときに共振発生と判別する共振判別手段と、共振判別手
段が共振発生と判別した場合、ステップモータを停止す
るときに振動を軽減するための制御を行う振動軽減手段
とを有している。

【００１２】また、上記構成を有するステップモータ制
御装置において、前記振動軽減手段が、ステップモータ
へ供給する目標ステップでの電流を一時的に遮断する手
段、ステップモータへ供給する目標ステップの直前ステ
ップでの電流を一時的に遮断する手段、ステップモータ
へ一時的に逆相電流を励磁する手段のいずれかであるこ
とを特徴とする。また、上記構成を有するステップモー
タ制御装置において、前記ステップモータの駆動系の固
有振動数に対応する周期が５．２〜７．２ｍｓであるこ
とを特徴とする。

【００１３】

【作用】このような構成を有する本発明のステップモー
タは、駆動系を介してエンジンのスロットルバルブを駆
動する。ここで、スロットルバルブおよびステップモー
タを含むステップモータの駆動系の固有振動数は、１５
０〜１８０Ｈｚの範囲内にあることが実験により確認さ
れている。また、ステップモータ制御装置のサンプリン
グ手段は、時間経過に伴って変化するアクセルの踏み込
み量を計測するポテンショメータから設定目標値をサン
プリングする。また、ステップモータ加減速手段は、サ
ンプリングされた設定目標値とステップモータの現在位
置との差を演算して、その差に応じてステップモータを
加速し、ステップモータの現在位置が設定目標値に近づ
いた時にステップモータを減速させ、設定目標値でステ
ップモータを停止させるステップモータ加減速サイクル
を行う。

【００１４】ここで、ステップモータの駆動時間が、ス
テップモータが駆動する駆動系の固有振動数１５０〜１
８０Ｈｚに安全係数をかけた１３９〜１９２Ｈｚに対応
する周期５．２〜７．２ｍｓと一致した場合に、共振発
生判別手段はダンピング振動が発生する可能性が高いと
判断し、ステップモータの駆動時間が固有振動数に対応
する周期と一致しない場合に、共振発生判別手段はダン
ピング振動が発生する可能性が低いと判断する。そし
て、振動軽減手段は、共振判別手段が振動が発生する可
能性が高いと判断した場合にのみ、ステップモータへ一
時的に逆相電流を励磁する等の振動軽減制御を行い、共
振判別手段が振動が発生する可能性が低いと判断した場
合は、振動軽減制御を行っていないので、共振が発生す
る可能性がないときに、余計な振動軽減制御を行ってダ
ンピングを発生させることがない。従って、スロットル
バルブを迅速かつ安定して停止させることができ、エン
ジンへの吸気量を正確に制御することができる。また、
アクセルが増速から減速に反転された場合でも、速やか
に対応することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１に第一の実施例であるステップ
モータ制御装置１７の構成をブロック図で示す。自動車
用ガソリンエンジン１１に、ガソリンと空気の混合気体
を吸気する吸気パイプ１３が接続している。吸気パイプ
１３には、ガソリンエンジン１１に供給する混合気体の
量を調節するためのスロットルバルブ１２が、吸気パイ
プ１３に対してスロットル軸１４を中心に回転可能に保
持されている。スロットル軸１４は、減速機構を介して
ステップモータ１５の出力軸に接続している。ステップ
モータ１５は、ステップモータ制御装置１７のステップ
モータ用の駆動回路１８に接続している。駆動回路１８
は、演算装置であるＣＰＵ１９に接続している。ＣＰＵ
１９には、一時的にデータ等を記憶するためのＲＡＭ２
３、制御プログラム等を記憶しているＲＯＭ２２が接続
している。

【００１６】ＲＯＭ２２には、ポテンショメータ１６が
計測するアクセルデータを一定のサンプリング時間Ｔ毎
にサンプリングするためのサンプリングプログラム２４
が記憶されている。また、ＲＯＭ２２には、そのサンプ
リング値とステップモータの現在位置との差を演算し
て、その差に応じて駆動回路１８を介してステップモー
タ１５を加速し、ステップモータ１５がサンプリング値
に近づいたときにステップモータ１５を減速させ、サン
プリング値でステップモータ１５を停止させるステップ
モータ加減速プログラム２５が記憶されている。

【００１７】また、ＲＯＭ２２には、ステップモータ１
５が回転を開始してから停止するまでのステップモータ
１５の駆動時間ＣＭＯＶＥを計数する駆動時間計数プロ
グラム２９が記憶されている。また、ＲＯＭ２２には、
計数した駆動時間ＣＭＯＶＥが、ステップモータ１５が
駆動する駆動系の固有振動数に対応する周期と一致する
か否かを判別する共振判別プログラム２７が記憶されて
いる。また、ＲＯＭ２２には、共振判別プログラム２７
が、駆動時間ＣＭＯＶＥと上記固有振動数に対応する周
期とが一致すると判別した場合に、ステップモータを停
止する時に、ステップモータ１５に発生する振動を軽減
するために、一時的な逆相励磁を与える逆相励磁プログ
ラム２８が記憶されている。また、ＣＰＵ１９には、ポ
テンショメータ１６が計測するアナログデータであるア
クセルデータをＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄコンバータ
２０が接続している。Ａ／Ｄコンバータ２０は、入力イ
ンターフェース２１を介してアクセル２６の踏み込み量
を計測するためのポテンショメータ１６に接続してい
る。

【００１８】次に、上記構成を有するステップモータ制
御装置１７の作用について説明する。アクセル２６が運
転者により操作されると、ポテンショメータ１６がアク
セル２６の移動量をリニアなアナログデータとして計測
する。ＣＰＵ１９は、サンプリングプログラム２４によ
り、ポテンショメータ１６のアナログデータを一定のサ
ンプリング時間Ｔ毎に入力インターフェース２１から取
り込んで、Ａ／Ｄコンバータ２０によりＡ／Ｄ変換し
て、その値をサンプリングした目標値としてＲＡＭ２３
に記憶する。

【００１９】ステップモータの制御状態を説明するため
の図を図２に示す。図２において、ＴＳＴＥＰは、ポテ
ンショメータ１６の計測値をサンプリングしてＡ／Ｄ変
換した目標値、すなわち、スロットルバルブ１２を駆動
するステップモータ１５が停止すべき目標ステップ位置
を示している。ＳＴＥＰは、ステップモータ１５の現在
あるステップ位置を示している。またＭＳＰＤは、ステ
ップモータに与えられる駆動パルスの条件を示し、具体
的には、図５に示すように、駆動周波数および励磁時間
として与えられる。

【００２０】ステップモータ１５の加減速の方法を説明
する。図３にステップモータ制御装置１７のステップモ
ータ加減速プログラム２５、駆動時間計数プログラム２
９、共振判別プログラム２７および逆相励磁プログラム
２８の作用をフローチャートで示す。本フローチャート
は、ステップモータ１５が１ステップ動作完了するタイ
ミングでタイマー割り込みにより起動される。始めに、
逆相励磁プログラム２８を実行させるための逆相励磁指
令フラグＦＬＧが０か否かを判断する（Ｓ１）。後述す
るように、ステップモータ１５を停止するときに、駆動
時間ＣＭＯＶＥがステップモータの駆動系の固有振動数
に対応する周期と一致する場合は、ＦＬＧ＝１となって
いる。

【００２１】ＦＬＧ＝０の場合（Ｓ１，ＹＥＳ）、ステ
ップモータ１５の停止時期ではないと判断して、目標ス
テップＴＳＴＥＰに向けて、ステップモータ１５の現在
あるステップＳＴＥＰを１ステップ更新する（Ｓ２）。
次に、目標ステップＴＳＴＥＰとステップモータ１５が
現在あるステップＳＴＥＰとの差ＤＳＴＥＰを演算し、
ＤＳＴＥＰと現在のステップモータ１５の速度ＭＳＰＤ
とを比較して、ＤＳＴＥＰ＞ＭＳＰＤならばＭＳＰＤを
１増加させてステップモータ１５を加速し（Ｓ３）、Ｄ
ＳＴＥＰ＜ＭＳＰＤならばＭＳＰＤを１減少させてステ
ップモータ１５を減速する（Ｓ３）。ＤＳＴＥＰ＝ＭＳ
ＰＤならば、ＭＳＰＤを変更せずに等速を保持する（Ｓ
３）。

【００２２】次に、目標ステップに到達するとＭＳＰＤ
＝０となるので（Ｓ４，ＹＥＳ）、ステップモータ１５
が駆動を開始してからの駆動時間ＣＭＯＶＥが、共振が
発生する可能性の高い共振域、すなわちスロットルバル
ブを駆動するステップモータ１５の駆動系の固有振動数
に対応する周期５．２〜７．２ｍｓの倍数と一致するか
否かを判断する（Ｓ７）。これが、共振判別プログラム
２７である。共振判別プログラム２７が共振発生の可能
性が高いと判断した場合（Ｓ７，ＹＥＳ）、ＦＬＧを１
とする（Ｓ９）。次に、励磁時間ＴＳＰＤにＴＲ１を入
れ（Ｓ１０）、Ｓ１１へ進む。一方、共振発生の可能性
が低いと判断した場合（Ｓ７，ＮＯ）、ＴＳＰＤにＴＲ
０を入れ（Ｓ８）、Ｓ１１へ進む。次に、ステップモー
タ１５が停止したのであるから、次回の駆動時間ＣＭＯ
ＶＥを計数するために、ＲＡＭ２３に記憶されているＣ
ＭＯＶＥをクリアして０とする（Ｓ１１）。また一方、
目標ステップに到達していないとＭＳＰＤ＝０でないの
で（Ｓ４，ＮＯ）、図５よりＭＳＰＤに対応する励磁時
間ＴＳＰＤを読み込む（Ｓ５）。次に、ＣＭＯＶＥに読
み込んだＴＳＰＤを加算し（Ｓ６）、Ｓ１２へ進む。

【００２３】また、ＦＬＧが０でない場合（Ｓ１，Ｎ
Ｏ）、ＦＬＧが１か否かを判断する（Ｓ１４）。ＦＬＧ
＝１の場合は（Ｓ１４，ＹＥＳ）、逆相励磁を行うため
Ｓ１５へ進む。すなわち、ＳＴＥＰをリバース方向に１
ステップ更新することにより（Ｓ１５）、逆相電流ステ
ップが準備される。次に、ＦＬＧ＝２とする（Ｓ１
６）。次に、ＴＳＰＤにＴＲ２をセットして（Ｓ１
７）、Ｓ１２へ進む。一方、ＦＬＧが０でも１でもない
場合は（Ｓ１４，ＮＯ）、ＳＴＥＰをフォワード方向に
１ステップ戻し（Ｓ１８）、ＦＬＧを０とし（Ｓ１
９）、ＴＳＰＤにＴＲ３をセットして（Ｓ２０）、Ｓ１
２へ進む。

【００２４】次に、本実施例では、４相のステップモー
タを１−２相励磁で制御しているので、ステップモータ
の現在ステップＳＴＥＰの下位３ビットの値より図４に
示すパターンで、図５に示す駆動周波数、励磁時間だけ
ステップモータ１５の励磁を行う（Ｓ１２）。次に、Ｔ
ＳＰＤ後に割り込みタイマをセットする（Ｓ１３）。そ
して、割り込み時間経過後、再びＳ１へ進む。

【００２５】次に、上記フローチャートを具体例により
説明する。図２のステップＳＴ１の位置にあるとき、Ｆ
ＬＧ＝０であり（Ｓ１，ＹＥＳ）、そのステップを基準
とすれば、ＳＴＥＰ＝０であるから、ステップ更新する
ことによりＳＴＥＰ＝１となる（Ｓ２）。一方、目標ス
テップＴＳＴＥＰ＝９であり、ＳＴＥＰ＝１であるか
ら、ＤＳＴＥＰ＝８となり、ＭＳＰＤ＝０だから、ＤＳ
ＴＥＰ＞ＭＳＰＤとなり、ＭＳＰＤを０から１に増加さ
せる（Ｓ３）。次に、ＭＳＰＤ＝０ではないので（Ｓ
４，ＮＯ）、図５に示すＭＳＰＤ＝１に対応する励磁時
間２．０００ｍｓを読みだしてＴＳＰＤとして記憶する
（Ｓ５）。次に、ＣＭＯＶＥ＝０にＴＳＰＤ＝２．００
０ｍｓを加算して、ＣＭＯＶＥ＝２．０００ｍｓとする
（Ｓ６）。次に、図５に示す駆動周波数５００ｐｐｓの
駆動パルスを、ステップの下位３ビットより図４に示す
所定の励磁パターンで駆動回路１８を介してステップモ
ータ１５に与える（Ｓ１２）。次に、次回の割り込み時
間をＴＳＰＤにセットする（Ｓ１３）。これにより、Ｔ
ＳＰＤ＝２．０００ｍｓの時間、上記駆動パルスが与え
られる。そして、ステップモータの現在位置ステップＳ
ＴＥＰはＳＴ２になる。

【００２６】ＳＴ２の場合は、ＤＳＴＥＰ＝９−２＝
４、ＭＳＰＤ＝１であるから、ＭＳＰＤ＝２に増速し
（Ｓ３）、図５に示すＭＳＰＤ＝２に対応する励磁時間
１．４２９ｍｓを読みだしてＴＳＰＤとして記憶する
（Ｓ５）。次に、ＣＭＯＶＥ＝２．０００ｍｓにＴＳＰ
Ｄ＝１．４２９ｍｓを加算して、ＣＭＯＶＥ＝３．４２
９ｍｓとする（Ｓ６）。次に、ＭＳＰＤ＝２であるから
図５により、駆動周波数７００ｐｐｓの駆動パルスを与
える（Ｓ１２）。次に、次回の割り込み時間をＴＳＰＤ
にセットする（Ｓ１３）。これにより、ＴＳＰＤ＝１．
４２９ｍｓの時間、上記駆動パルスが与えられる。そし
て、ステップモータの現在位置ステップＳＴＥＰはＳＴ
３になる。

【００２７】ＳＴ３〜ＳＴ８の場合は、上記した場合の
繰り返しであるので、説明を省略する。ここで、ＳＴ４
までは増速が行われ、ＳＴ５では等速が保持され、ＳＴ
６〜ＳＴ８では減速が行われている。ＳＴ８において
は、ＣＭＯＶＥ＝２．０００＋１．４２９＋１．１８６
＋１．０４０＋１．０４０＋１．１８６＋１．４２９＋
２．０００＝１１．３１である。次に、ＳＴ９における
フローを説明する。ＦＬＧ＝０であり（Ｓ１，ＹＥ
Ｓ）、ＳＴＥＰを更新して目標ステップであるＳＴＥＰ
＝９とし（Ｓ２）、減速してＭＳＰＤ＝０とする（Ｓ
３）。ＭＳＰＤ＝０なので（Ｓ４，ＹＥＳ）、Ｓ７へ進
む。ＣＭＯＶＥ＝１１．３１０ｍｓは、スロットルバル
ブを駆動するステップモータ１５の固有振動数に対応す
る周期５．２〜７．２ｍｓの倍数領域１０．２〜１４．
４ｍｓに含まれるので（Ｓ７，ＹＥＳ）、共振が発生す
る可能性が高いと判断して（Ｓ７，ＹＥＳ）、逆相励磁
を行うためのフラグＦＬＧを１とする（Ｓ９）。次に、
ＴＳＰＤにＴＲ１を入れる（Ｓ１０）。本実施例ではＴ
Ｒ１＝１．０ｍｓとしている。次に、ＣＭＯＶＥをクリ
アして０とする（Ｓ１１）。

【００２８】次に、ステップモータ１５にＭＳＰＤ＝０
の励磁をＴＳＰＤ＝１．０ｍｓ与える（Ｓ１２）。そし
て、ＴＳＰＤ＝１ｍｓ後に割り込みによりＳ１へ進む。
次に、ＦＬＧ＝１なので（Ｓ１，ＮＯ；Ｓ１４，ＹＥ
Ｓ）、ＳＴＥＰ＝９をリバース方向に１ステップ更新し
てＳＴＥＰ＝８とする（Ｓ１５）。次に、ＦＬＧを２と
する（Ｓ１６）。次に、ＴＳＰＤにＴＲ２を入れる（Ｓ
１７）。本実施例では、ＴＲ２＝１．０ｍｓとしてい
る。次に、ステップ８の状態の励磁が、逆相励磁として
ステップモータ１５に与えられる（Ｓ１２）。そして、
１．０ｍｓ後に割り込みによりＳＴ１へ進む。

【００２９】次に、ＦＬＧ＝２であるから（Ｓ１，Ｎ
Ｏ；Ｓ２，ＮＯ）、ＳＴＥＰ＝８をフォワード方向に１
ステップ戻して（Ｓ１８）、ＳＴＥＰ＝９とする。次
に、ＦＬＧを０とし（Ｓ１９）、ＴＳＰＤにＴＲ３を入
れる（Ｓ２０）。本実施例では、ＴＲ３＝３．０ｍｓと
している。次に、目標ステップの励磁がステップモータ
１５にＴＳＰＤ＝３．０ｍｓ与えられる（Ｓ１２）。そ
して、ＴＳＰＤ＝３．０ｍｓ後割り込みによりＳ１へ戻
る。これにより、アクセル２６の踏み込み量が変化した
場合に、次の目標値に対して迅速に追従することができ
る。

【００３０】本実施例では、逆相励磁が行われる場合に
ついて説明したが、駆動時間が５．２〜７．２ｍｓの倍
数領域と一致しない場合は、逆相励磁を行わないほう
が、振動を軽減することができるため、逆相励磁を行っ
ていない。本実施例では、駆動時間がステップモータ１
５の駆動系の固有振動数に対応する周期である５．２〜
７．２ｍｓの２倍領域に一致する場合について説明した
が、図６に示すように、１倍、３倍以上の場合も同様で
ある。

【００３１】本実施例では、逆相励磁の時間ＴＲ２を一
定としているが、図６に示す振動の振幅の大きさに対応
して、逆相励磁の時間ＴＲ２を変化させても良い。ま
た、図６に起因する振動の位相のずれによるダンピング
の位相差を考慮して逆相励磁のタイミングであるＴＲ１
を変化させても良い。本実施例では、振動の軽減方法と
して逆相励磁を説明したが、電流を遮断する方法も全く
同様の効果を発揮するものである。電流を遮断する方法
については従来技術で引用した公報により公知であるの
で、詳細な説明は省略する。

【００３２】上記詳細に説明したように、本実施例のス
テップモータ制御装置１７によれば、ステップモータ１
５の駆動時間を計数して、駆動時間がステップモータ１
５の駆動系の固有振動数に対応する周期である５．２〜
７．２ｍｓの倍数領域に一致する場合にのみ、逆相励磁
を与えているので、共振が発生しない場合に逆相励磁を
行って新たな振動を発生させることがないため、ステッ
プモータ１５の停止を迅速かつ正確に行うことができ
る。それにより、スロットルバルブ１２を正確に制御で
き、ガソリンエンジン１１への吸気量を正確に制御する
ことができる。また、ステップモータ１５を停止時に、
スロットルバルブ１２の振動が少ないので、停止時の振
動もきわめて短時間で収束させることができるため、ア
クセル２６の踏み込み量が増速から減速に反転されたと
きでも、速やかに対応することができる。

【００３３】以上、いくつかの実施例について本発明を
説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形
改良が可能であることは容易に推察できるものである。
本実施例では、目標設定値をサンプリングする装置につ
いて説明したが、ＯＡ機器において、ホストコンピュー
タ等から与えられる目標設定値にステップモータを停止
させる場合でも、本発明を適用できること当然である。
また、本実施例では、スロットルバルブを駆動するステ
ップモータの制御装置について説明したが、全てのステ
ップモータの制御に適用することが可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のステップモータ制御装置によれば、ステップモー
タが駆動されてから前記設定目標値で停止されるまでの
駆動時間を計数する駆動時間計数手段と、前記駆動時間
がステップモータの駆動系の固有振動数に対応する周期
の倍数と一致するときに共振発生と判別する共振判別手
段と、共振判別手段が共振発生と判別した場合、ステッ
プモータを停止するときに振動を軽減するための制御を
行う振動軽減手段とを有しているので、共振が発生する
可能性のあるときにのみ振動を軽減し、共振が発生する
可能性の無いときに新たな振動を発生することがないた
め、ステップモータを迅速かつ正確に停止させることが
でき、スロットルバルブを迅速かつ正確に停止すること
ができ、エンジンへの吸気量を正確に制御することがで
きる。また、アクセルの踏み込み量に反転があった場合
でも、速やかに対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるステップモータ制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】上記ステップモータ制御装置により制御された
ステップモータの制御状態を示す説明図である。

【図３】上記ステップモータ制御装置の作用を示すフロ
ーチャートである。

【図４】ステップモータの励磁パターンを示すデータ図
である。

【図５】ステップモータの加減速用の駆動パルスを示す
データ図である。

【図６】ステップモータ停止時の振動の振幅を示す実験
データ図である。

【図７】従来のステップモータ制御装置により制御され
たステップモータの制御状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１２スロットルバルブ１５ステップモータ１６ポテンショメータ１７ステップモータ制御装置１８駆動回路１９ＣＰＵ２０Ａ／Ｄコンバータ２４サンプリングプログラム２５ステップモータ加減速プログラム２７共振判別プログラム２８逆相励磁プログラム２９駆動時間計数プログラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 8/00 F02D 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ステップモータを停止させる設定目標値
をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングされた設定目標値とステップモータの現在
位置との差を演算して、その差に応じてステップモータ
を段階的に加速し、設定目標値に近づいた時にステップ
モータを段階的に減速させ、設定目標値でステップモー
タを停止させるステップモータ加減速手段とを有するス
テップモータ制御装置において、ステップモータが駆動されてから前記設定目標値で停止
されるまでの駆動時間を、前記段階的な加速時間及び前
記段階的な減速時間の累積時間として計数する駆動時間
計数手段と、ステップモータを前記設定目標値で停止するときに、前
記駆動時間がステップモータの駆動系の固有振動数に対
応する周期の倍数と一致するときに共振発生と判別する
共振判別手段と、前記共振判別手段が共振発生と判別した場合、ステップ
モータを停止するときにのみ、振動を軽減するための制
御を行う振動軽減手段とを有することを特徴とするステ
ップモータ制御装置。
【請求項２】請求項１に記載するものにおいて、前記振動軽減手段が、ステップモータへ供給する目標ス
テップでの電流を一時的に遮断する手段、ステップモー
タへ供給する目標ステップの直前ステップでの電流を一
時的に遮断する手段、ステップモータへ一時的に逆相電
流を励磁する手段のいずれかであることを特徴とするス
テップモータ制御装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載するもの
において、前記ステップモータの駆動系の固有振動数に対応する周
期が５．２〜７．２ｍｓであることを特徴とするステッ
プモータ制御装置。