JP3216840B2 - Ultrasonic motor control method - Google Patents

Ultrasonic motor control method

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JP3216840B2
JP3216840B2 JP04978093A JP4978093A JP3216840B2 JP 3216840 B2 JP3216840 B2 JP 3216840B2 JP 04978093 A JP04978093 A JP 04978093A JP 4978093 A JP4978093 A JP 4978093A JP 3216840 B2 JP3216840 B2 JP 3216840B2
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、圧電体に周波電圧を
印加してこれを振動させ、この圧電体上に配置された弾
性体に進行性振動波を発生させ、この弾性体に接して設
けられた動体を前記進行性振動波により駆動する、いわ
ゆる超音波モータ、特にその制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of applying a frequency voltage to a piezoelectric body to vibrate the piezoelectric body, generating a progressive vibration wave in an elastic body disposed on the piezoelectric body, and contacting the elastic body. The present invention relates to a so-called ultrasonic motor that drives a moving body provided by the traveling vibration wave, and particularly to a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、超音波モータの速度制御方法とし
ては、周波電圧の周波数を変化させる方法が知られてい
る。一方、超音波モータは制御対象となるモータ自身の
特性差や、図11に示すような負荷の大小による特性変
化により、モータの回転速度と周波数とは一義的には決
まらずに変動する。そのため、目標とする回転速度を安
定して得ることができず、安定なスロースタート制御や
スローストップ制御ができないという不都合が生じてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a speed control method of an ultrasonic motor, a method of changing a frequency of a frequency voltage is known. On the other hand, the rotational speed and frequency of the ultrasonic motor fluctuate without being uniquely determined due to the characteristic difference of the motor itself to be controlled or the characteristic change due to the magnitude of the load as shown in FIG. For this reason, a target rotation speed cannot be stably obtained, and there is a disadvantage that stable slow start control and slow stop control cannot be performed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような解決方法と
して、モータの特性を制御する都度学習して次回の制御
に反映させる方法も知られているが、次回の制御時と学
習時の温度や負荷が大きく違う場合はやはり目標の速度
が得られない。また、制御時に速度情報をフィードバッ
クし、その情報にもとづき周波数を調整する方法も知ら
れているが、この方法では周波数を与えてみて始めて制
御結果が分かるので、滑らかなスロースタート制御やス
ローストップ制御を行なうことができない。したがっ
て、この発明の課題は滑らかなスロースタート制御やス
ローストップ制御を安定に実行可能とすることにある。
As such a solution, there is known a method of learning each time the characteristic of the motor is controlled and reflecting the result in the next control. If the load is significantly different, the target speed cannot be obtained. It is also known to feed back speed information at the time of control and adjust the frequency based on the information.However, in this method, the control result can be understood only by giving a frequency, so that a smooth slow start control or a slow stop control can be performed. Can not do. Accordingly, an object of the present invention is to enable smooth slow start control and slow stop control to be stably executed.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、第1の発明では、圧電体に周波電圧を印加してこれ
を振動させ、この圧電体上に配置された弾性体に進行性
振動波を発生させ、この弾性体に接して設けられた動体
を前記進行性振動波により駆動する超音波モータに対
し、その回転速度に関する情報を検出する速度検出手段
と、前記周波電圧の周波数を変化させる周波数調整手段
と、メモリとを設け、前記周波数調整手段により周波数
を変化させてモータを動作させ、その起動から規定回転
数に到るまでの回転速度情報と周波数情報とを検出して
これを前記メモリに格納する学習を予め実行しておき、
しかる後、前記モータを実稼動時の目標回転速度よりも
充分に低速を示す前記メモリに記憶した周波数を与えて
起動し、その後モータが実際に動作を開始したときの回
転速度情報と周波数情報とを検出する第1のステップ
と、この第1ステップにて求めた回転速度情報に対応す
る周波数変化率を前記予め記憶した情報を参照して求め
る第2のステップと、この第2ステップで求めた周波数
変化率と目的の回転速度から現在の回転速度を引いた差
分とからモータの駆動周波数を更新する第3のステップ
とを繰り返し実行することを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, a frequency voltage is applied to a piezoelectric body to vibrate the piezoelectric body, and a progressive vibration is applied to an elastic body disposed on the piezoelectric body. A speed detecting means for generating information about a rotation speed of an ultrasonic motor for driving a moving body provided in contact with the elastic body by the traveling vibration wave, and changing a frequency of the frequency voltage. A frequency adjusting means for causing the motor to operate by changing the frequency by the frequency adjusting means, and detecting the rotation speed information and frequency information from the start to the specified number of rotations and detecting the information. The learning stored in the memory is executed in advance,
Thereafter, the motor is started by giving a frequency stored in the memory indicating a sufficiently lower speed than the target rotation speed in actual operation, and thereafter, the rotation speed information and the frequency information when the motor actually starts operating are provided. , A second step of obtaining the frequency change rate corresponding to the rotational speed information obtained in the first step by referring to the previously stored information, and a second step of obtaining the frequency change rate corresponding to the rotational speed information obtained in the first step. The third step of updating the drive frequency of the motor from the frequency change rate and a difference obtained by subtracting the current rotation speed from the target rotation speed is repeatedly executed.

【0005】第2の発明では、圧電体に周波電圧を印加
してこれを振動させ、この圧電体上に配置された弾性体
に進行性振動波を発生させ、この弾性体に接して設けら
れた動体を前記進行性振動波により駆動する超音波モー
タに対し、その回転速度に関する情報を検出する速度検
出手段と、前記周波電圧の周波数を変化させる周波数調
整手段と、メモリとを設け、前記周波数調整手段により
周波数を変化させてモータを動作させ、その起動から規
定回転数に到るまでの回転速度情報と周波数情報とを検
出してこれを前記メモリに格納する学習を予め実行して
おき、しかる後に前記モータをスロースタートさせると
きは、前記目標の回転数よりも充分に低速を示す前記メ
モリに記憶した周波数を与えて起動し、その後モータが
実際に動作を開始したときの回転速度情報と周波数情報
とを検出する第1のステップと、この第1ステップにて
求めた回転速度情報に対応する周波数変化率を予め記憶
した情報を参照して求める第2のステップと、この第2
ステップで求めた周波数変化率と目的の回転速度から現
在の回転速度を引いた差分をスロースタートに要する時
間で割った加速スピードとを用いてモータの駆動周波数
を更新する第3のステップとを繰り返し実行することを
特徴としている。
In the second invention, a frequency voltage is applied to the piezoelectric body to vibrate the piezoelectric body, and a traveling vibration wave is generated in the elastic body disposed on the piezoelectric body, and the piezoelectric body is provided in contact with the elastic body. An ultrasonic motor that drives the moving body by the traveling vibration wave, a speed detecting unit that detects information about a rotational speed of the ultrasonic motor, a frequency adjusting unit that changes a frequency of the frequency voltage, and a memory; The motor is operated by changing the frequency by the adjusting means, learning is performed in advance to detect rotation speed information and frequency information from the start thereof to the specified number of rotations and store the information in the memory, Then, when the motor is to be slow-started, the motor is started by giving the frequency stored in the memory indicating a sufficiently lower speed than the target rotation speed, and then the motor actually starts operating. A first step of detecting the rotation speed information and the frequency information at the time of the rotation, and a second step of obtaining the frequency change rate corresponding to the rotation speed information obtained in the first step by referring to information stored in advance. And this second
Repeating the third step of updating the motor driving frequency using the frequency change rate obtained in the step and the acceleration speed obtained by dividing the difference obtained by subtracting the current rotation speed from the target rotation speed by the time required for slow start. It is characterized by performing.

【0006】 第3の発明では、圧電体に周波電圧を印
加してこれを振動させ、この圧電体上に配置された弾性
体に進行性振動波を発生させ、この弾性体に接して設け
られた動体を前記進行性振動波により駆動する超音波モ
ータに対し、その回転速度に関する情報を検出する速度
検出手段と、前記周波電圧の周波数を変化させる周波数
調整手段と、メモリとを設け、前記周波数調整手段によ
り周波数を変化させてモータを動作させ、その起動から
規定回転数に至るまでの回転速度情報と周波数情報とを
検出してこれを前記メモリに格納する学習を予め実行し
ておき、モータを回転させた状態から、これを停止させ
るべく所定の指令が与えられたときは、その時点での回
転速度情報を検出しこれと対応する前記メモリ内の周波
数変化率を求める第1のステップと、この第1ステップ
にて求められた周波数変化率と現在の回転速度をスロー
ストップに要する時間で割った減速スピードとを用いて
モータの駆動周波数を更新する第2のステップとを繰り
返し実行することを特徴としている。
In the third aspect, a frequency voltage is applied to the piezoelectric body to vibrate the piezoelectric body, and a progressive vibration wave is generated in the elastic body disposed on the piezoelectric body, and the piezoelectric body is provided in contact with the elastic body. An ultrasonic motor that drives the moving body by the traveling vibration wave, a speed detecting unit that detects information about a rotational speed of the ultrasonic motor, a frequency adjusting unit that changes a frequency of the frequency voltage, and a memory; The motor is operated by changing the frequency by the adjusting means, learning is performed in advance to detect rotation speed information and frequency information from the start to the specified number of rotations and store the information in the memory, When a predetermined command is given to stop this from the state where it is rotated, the rotational speed information at that time is detected and the corresponding frequency change rate in the memory is obtained. Step 1 and slow down the frequency change rate and the current rotational speed obtained in the first step.
The second step of updating the drive frequency of the motor using the deceleration speed divided by the time required for the stop is repeatedly executed.

【0007】[0007]

【作用】任意の温度や負荷条件で記憶した回転数と励振
または駆動周波数の変化率(回転速度/周波数)は、微
小期間を想定すると特性変化に関係なく略一定であると
考えられるので、この変化率(回転速度/周波数)を用
いて励振または駆動周波数を逐次補正(更新)して行く
ことにより、安定なスロースタート制御やスローストッ
プ制御を実行可能とする。その補正原理は、以下の通り
である。 (1)設定の目標速度よりも充分低速の速度を示した記
憶情報より得られる周波数(f0)で、モータを起動す
る。 (2)f0で起動した結果得られる実際のモータ回転速
度(N)を、速度検出回路により検出する。
The change rate of the rotational frequency and the excitation or drive frequency (rotational speed / frequency) stored under an arbitrary temperature or load condition is considered to be substantially constant regardless of the characteristic change when a short period is assumed. By sequentially correcting (updating) the excitation or driving frequency using the change rate (rotation speed / frequency), stable slow start control and slow stop control can be executed. The correction principle is as follows. (1) The motor is started at a frequency (f0) obtained from stored information indicating a speed sufficiently lower than the set target speed. (2) An actual motor rotation speed (N) obtained as a result of starting at f0 is detected by a speed detection circuit.

【0008】(3)設定された目標回転数(Nf)と実
回転数との差ΔNを計算する。 ΔN=(Nf−N) (4)一方、記憶したモータ特性における回転数N時の
回転速度と励振または駆動周波数の傾きBを求める。 B=δf/δn(δは微小区間の変化を示すものとす
る) (5)変化させるべき周波数Δfを、 Δf=B×ΔN とする。 以上がこの発明の原理であるが、ここでスロースタート
制御を行なう場合は次のようにする。
(3) The difference ΔN between the set target rotation speed (Nf) and the actual rotation speed is calculated. ΔN = (Nf−N) (4) On the other hand, the rotation speed at the rotation speed N and the gradient B of the excitation or drive frequency in the stored motor characteristics are obtained. B = δf / δn (δ indicates a change in a minute section) (5) The frequency Δf to be changed is Δf = B × ΔN. The above is the principle of the present invention. Here, the case where the slow start control is performed is as follows.

【0009】(イ)スロースタート時間Δtと、目標回
転数Nfとから次式によって加速スピードαを演算す
る。 α=(Nf−N)/Δt (ロ)記憶しているモータ特性における回転数N時の、
回転速度と励振または駆動周波数の傾きBを求める。 B=δf/δn(δは微小区間の変化を示すものとす
る) (ハ)変化させるべき周波数Δfを、 Δf=α×B とする。以上を繰り返すことにより、スロースタート制
御が実現できる。また、スローストップ制御は、上記目
標回転数NfをNf=0の場合として同様に実施するこ
とができる。
(A) The acceleration speed α is calculated from the slow start time Δt and the target rotation speed Nf by the following equation. α = (Nf−N) / Δt (b) At the rotation speed N in the stored motor characteristics,
The rotation speed and the gradient B of the excitation or drive frequency are obtained. B = δf / δn (δ indicates a change in a minute section) (c) The frequency Δf to be changed is Δf = α × B. By repeating the above, slow start control can be realized. In addition, the slow stop control can be similarly performed assuming that the target rotation speed Nf is Nf = 0.

【0010】[0010]

【実施例】図1はこの発明の実施例を示すフローチャー
ト、図2はこの発明が適用される制御装置の構成図、図
3は図2の動作を説明するための波形図である。まず、
図2から説明する。なお、同図において、1は超音波モ
ータ、2A,2Bはドライブトランス、3A〜3Dはド
ライバー用FET、4は移相回路、5は速度検出器、6
は可変発振回路、7は処理回路(CPU)、8,9,1
0は設定器、11は指示入力回路である。すなわち、可
変発振回路6はCPU7から設定されるコード信号によ
って出力すべき発振周波数を変え、移相回路4はこの可
変発振回路6の出力から90度ずつ互いに位相の異なっ
た4つの信号を発生させる。
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a control device to which the present invention is applied, and FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of FIG. First,
FIG. 2 will be described. In the figure, 1 is an ultrasonic motor, 2A and 2B are drive transformers, 3A to 3D are driver FETs, 4 is a phase shift circuit, 5 is a speed detector, 6
Is a variable oscillation circuit, 7 is a processing circuit (CPU), 8, 9, 1
0 is a setting device, and 11 is an instruction input circuit. That is, the variable oscillation circuit 6 changes the oscillation frequency to be output according to the code signal set from the CPU 7, and the phase shift circuit 4 generates four signals having phases different from each other by 90 degrees from the output of the variable oscillation circuit 6. .

【0011】つまり、図3に示すように、移相回路4は
可変発振回路6からの出力ABよりa1,a2,b1,
b2で示すような90度ずつ位相のずれた信号を生成す
る。そのうち、信号a1とa2はFET3Aと3Bを介
してトランス2Aに対して逆位相の電流を発生し、これ
によりトランス2Aの2次電流は、信号a0で示す如く
正弦(sin)状のドライブ信号となる。一方、信号b
1,b2も同様にトランス2Bに対し、FET3Cと3
Dによって逆位相の電流を発生し、これによりトランス
2Bの2次電流は、信号b0で示す如く余弦(cos)
状のドライブ信号となる。なお、超音波モータ1の速度
は速度検出器5によって検出される。
That is, as shown in FIG. 3, the phase shift circuit 4 outputs a1, a2, b1,
A signal whose phase is shifted by 90 degrees as shown by b2 is generated. The signals a1 and a2 generate currents of opposite phases to the transformer 2A via the FETs 3A and 3B, so that the secondary current of the transformer 2A becomes a sinusoidal drive signal as shown by a signal a0. Become. On the other hand, signal b
1 and b2 are similarly connected to the transformer 2B and the FETs 3C and 3B.
D generates a current of opposite phase, whereby the secondary current of the transformer 2B becomes cosine as shown by the signal b0.
Drive signal. The speed of the ultrasonic motor 1 is detected by the speed detector 5.

【0012】また、設定器8にはスロースタート時間Δ
t、設定器9には速度目標値Nf、設定器10にはスロ
ーストップ時間Δt’がそれぞれ設定され、指示入力回
路11にはモータスタート,ストップの指示が与えられ
る。図4はモータ特性記憶動作(学習動作)を示すフロ
ーチャート、図5はその具体例を説明するための説明図
である。かかる動作は図2のCPU7がモータ起動時
に、記憶情報があるか否かを自動的に判断して記憶情報
がない場合、または図2の如き制御装置の出荷時などに
実行されるものである。すなわち、ステップS1でまず
充分に大きいイニシャル周波数f0にてモータを駆動す
る。次に、その周波数f0によってモータが実際に動作
したかどうかをステップS2で判断し、動作しない場合
はステップS3にてイニシャル周波数f0をf0−δf
に順次更新しながら動作を待つ。
The setting unit 8 has a slow start time Δ
t, a speed target value Nf is set in the setter 9, a slow stop time Δt 'is set in the setter 10, and an instruction input circuit 11 is given an instruction to start and stop the motor. FIG. 4 is a flowchart showing a motor characteristic storing operation (learning operation), and FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a specific example thereof. This operation is performed when the CPU 7 shown in FIG. 2 automatically determines whether or not there is stored information when the motor is started, and when there is no stored information, or when the control device is shipped as shown in FIG. . That is, in step S1, the motor is driven at a sufficiently high initial frequency f0. Next, it is determined in step S2 whether the motor actually operates based on the frequency f0. If the motor does not operate, the initial frequency f0 is changed to f0−δf in step S3.
Waiting for the operation while updating sequentially.

【0013】そして、モータが実際に動作したらステッ
プS4にて、そのときのモータの速度と周波数を所定の
メモリに記憶する。図5の具体例ではこのときの周波数
は49.5KHzであり、回転数は10である。次に、
動作開始後は周波数をδfずつ低下させながら、そのと
きのモータ速度を順次記憶して行く(ステップS5,S
6参照)。そして、或るところまでいったらステップS
7において、モータドライブを停止する。以上の結果を
示すのが図5(イ)であり、表で示すと同(ロ)のよう
になり、さらに、各回転数区間での回転数と励振周波数
との変化率(傾斜)xnを次の(1)式のような関係か
ら計算し、これを同(ハ)のように記憶する。
When the motor actually operates, in step S4, the speed and frequency of the motor at that time are stored in a predetermined memory. In the specific example of FIG. 5, the frequency at this time is 49.5 KHz, and the rotation speed is 10. next,
After the operation starts, the motor speed at that time is sequentially stored while decreasing the frequency by δf (steps S5 and S5).
6). Then, if you reach a certain point, step S
At 7, the motor drive is stopped. FIG. 5 (a) shows the above result, which is as shown in the table (b). Further, the rate of change (inclination) xn between the rotational frequency and the excitation frequency in each rotational speed section is expressed as xn. Calculation is performed from the relationship as shown in the following equation (1), and this is stored as shown in (c).

【0014】 ただし、各記号の意味は以下の通りである。 xn:回転数Nnから(n−1)の励振周波数の変化率 Nn:n時点での回転数 N(n−1):(n−1)時点での回転数 fn:回転数Nnを示す励振周波数 f(n−1):回転数N(n−1)を示す励振周波数 n :サンプルナンバー(0〜4)[0014] However, the meaning of each symbol is as follows. xn: rate of change of excitation frequency from rotation speed Nn to (n-1) Nn: rotation speed at time n N (n-1): rotation speed at time (n-1) fn: excitation indicating rotation speed Nn Frequency f (n-1): excitation frequency indicating rotation speed N (n-1) n: sample number (0 to 4)

【0015】ここで、実稼動時のモータ特性が上記のよ
うに記憶した特性(学習時の特性)と異なる図6のよう
な場合について、図1を参照して説明する。なお、図6
の符号Aは学習時のモータ特性を、またBは実稼動時の
モータ特性をそれぞれ示している。まず、図2のCPU
7はスタート指示入力回路11を介してスタート指示入
力を受けると、速度目標値(目標速度)Nfを設定器9
を介して検出する(ステップS1,S2参照)。次に、
CPU7はステップS3において、図4または図5の如
き学習動作で得た、モータが実際に動き出したときの励
振(駆動)周波数f0で、モータドライブを開始する。
図5の例では49.5KHzである。このときの回転速
度が図2の速度検出器5により検出されるが、図6の例
ではこれが28回転となっている。
Here, a case where the motor characteristics during actual operation are different from the characteristics stored as described above (characteristics at the time of learning) as shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG. FIG.
A indicates a motor characteristic during learning, and B indicates a motor characteristic during actual operation. First, the CPU of FIG.
7 receives a start instruction input via the start instruction input circuit 11 and sets a target speed value (target speed) Nf to the setting unit 9.
(See steps S1 and S2). next,
In step S3, the CPU 7 starts motor driving at the excitation (drive) frequency f0 at the time when the motor actually starts moving, obtained by the learning operation as shown in FIG. 4 or FIG.
In the example of FIG. 5, the frequency is 49.5 KHz. The rotation speed at this time is detected by the speed detector 5 in FIG. 2, and in the example of FIG. 6, this is 28 rotations.

【0016】次に、CPU7は現在の動作速度(28回
転)の位置する回転数区間の傾斜値xnを参照し、以下
のような関係式で励振周波数fを補正する。 f=f+傾斜×(Nf−N) …(2) 具体例では補正された周波数fは、 f=49.5+(−160)×(70−28) =42.78KHz となる。このときの実働回転数は図6の特性より105
回転であることから、次の補正は上記と同様に、 f=42.78+(−35)×(70−105) =44.00KHz となる。
Next, the CPU 7 refers to the inclination value xn in the rotation speed section where the current operation speed (28 rotations) is located, and corrects the excitation frequency f by the following relational expression. f = f + slope × (Nf−N) (2) In the specific example, the corrected frequency f is as follows: f = 49.5 + (− 160) × (70−28) = 42.78 KHz The actual rotation speed at this time is 105
Because of the rotation, the next correction becomes f = 42.78 + (− 35) × (70−105) = 44.00 KHz in the same manner as described above.

【0017】f=44.00KHzに対応する実働回転
数は図6の特性より85回転であることから、次の補正
は同様に、 f=44.00+(−35)×(70−85) =44.52KHz となる。このときの実働回転数は図6の特性より75回
転であることから、次の補正は、 f=44.52+(−35)×(70−75) =44.69KHz となる。
Since the actual rotational speed corresponding to f = 44.00 KHz is 85 from the characteristic shown in FIG. 6, the next correction is similarly performed as follows: f = 44.00 + (− 35) × (70−85) = 44.52 KHz. The actual rotation speed at this time is 75 rotations based on the characteristic of FIG. 6, and the next correction is f = 44.52 + (− 35) × (70−75) = 44.69 KHz.

【0018】f=44.69KHzに対応する実働回転
数は図6の特性より73回転であることから、次の補正
は同様に、 f=44.69+(−35)×(70−73) =44.79KHz となる。このときの実働回転数は図6の特性から71回
転である。以上の動作が図1のステップS4〜S8で実
行される。こうして、目標の70回転に速やかに到達さ
せることができる。なお、動作途中のステップS5でス
トップ指令が与えられたときは、ステップS9でモータ
ドライブをオフとし、一連の動作を終了する。
Since the actual rotational speed corresponding to f = 44.69 KHz is 73 from the characteristic shown in FIG. 6, the next correction is similarly performed as follows: f = 44.69 + (− 35) × (70−73) = 44.79 KHz. The actual rotation speed at this time is 71 rotations from the characteristic in FIG. The above operation is executed in steps S4 to S8 in FIG. Thus, the target 70 rotations can be quickly reached. When a stop command is given in step S5 during the operation, the motor drive is turned off in step S9, and a series of operations is ended.

【0019】こうすることにより、目標の回転数到達後
に負荷変動等によってモータ特性が変動したとしても、
上記と同様にして補正がなされるので、安定な追従制御
が可能となる。なお、ここでは目標の回転数を一端オー
バした後に制御が収束する例について説明したが、予め
記憶している傾斜値の数割をパラメータとして使用する
などすれば、目的の回転数をオーバさせることなく制御
を収束できることはいうまでもない。
By doing so, even if the motor characteristics fluctuate due to load fluctuation or the like after the target rotational speed is reached,
Since correction is performed in the same manner as described above, stable tracking control can be performed. Here, an example has been described in which the control converges after the target rotation speed is once exceeded, but the target rotation speed can be exceeded by using a percentage of the inclination value stored in advance as a parameter. Needless to say, the control can be converged without any change.

【0020】次に、スロースタート機能を有する場合の
動作について、図7を参照して説明する。すなわち、図
2のCPU7がスタート指示入力回路11を介してスタ
ート指示入力を受けると、速度目標値(目標速度)Nf
を設定器9を介して読み込むとともに、設定器8に設定
されている目標速度Nfに到達するまでの時間Δtを読
み込む(ステップS1〜S3)。次に、予め記憶してい
る周波数f0にてモータの駆動を開始し、実際にモータ
が動作を開始したときの回転速度Nを入力する(ステッ
プS4,S5)。
Next, the operation in the case of having the slow start function will be described with reference to FIG. That is, when the CPU 7 of FIG. 2 receives a start instruction input via the start instruction input circuit 11, a speed target value (target speed) Nf
Is read via the setting device 9, and the time Δt until the target speed Nf set in the setting device 8 is reached is read (steps S1 to S3). Next, driving of the motor is started at the frequency f0 stored in advance, and the rotation speed N at the time when the motor actually starts operating is input (steps S4 and S5).

【0021】ここで、図2のCPU7はステップS6に
おいて、次の(3)式で示されるような加速スピードα
を計算する。 α=(Nf−N)/Δt …(3) 次いで、CPUはステップS7で一定時間経過するのを
待った後、その時点の回転数をステップS8にて検出
し、そのときの回転数に対応する傾斜xnをステップS
9で判断し、この傾斜xnに応じて励振または駆動周波
数fを次式のように補正または更新する(ステップS1
0)。 f=f+α×傾斜(xn)
Here, in step S6, the CPU 7 in FIG. 2 calculates the acceleration speed α as shown by the following equation (3).
Is calculated. α = (Nf−N) / Δt (3) Next, after waiting for a predetermined time to elapse in step S7, the CPU detects the rotation speed at that time in step S8, and corresponds to the rotation speed at that time. The inclination xn is calculated in step S
9, the excitation or drive frequency f is corrected or updated according to the following equation (step S1).
0). f = f + α × slope (xn)

【0022】次に、実稼動時のモータ特性と学習時のモ
ータ特性が図8のようになる場合のスロースタート動作
について、具体的に説明する。このとき、例えばNf=
70回転,Δt=10ms,f0=49.5KHzと
し、1ms毎に補正を行なうものとする。こうすると、
イニシャル周波数f0によって実働回転数は25回転と
なることから、加速スピードαは、 α=(Nf−N)/Δt=(70−25)/10=4.5 で、1ms後の補正周波数は、 f=49.5+4.5×(−160) =48.8KHz となり、その時の回転数は27回転となる。以下、図8
における回転数の時間的推移をグラフで示すと図9
(イ)、また、表で示すと同(ロ)のようになり、目標
の回転速度に目標の時間10msで到達できることが分
かる。
Next, the slow start operation when the motor characteristics during actual operation and the motor characteristics during learning are as shown in FIG. 8 will be specifically described. At this time, for example, Nf =
It is assumed that 70 rotations, Δt = 10 ms, f0 = 49.5 KHz, and correction is performed every 1 ms. In this case,
Since the actual rotation speed is 25 rotations by the initial frequency f0, the acceleration speed α is α = (Nf−N) / Δt = (70−25) /10=4.5, and the correction frequency after 1 ms is f = 49.5 + 4.5 × (−160) = 48.8 KHz, and the rotation speed at that time is 27. Hereinafter, FIG.
FIG. 9 is a graph showing the change over time of the rotational speed in FIG.
(A) Also, as shown in the table, the result is as shown in (b), and it can be seen that the target rotation speed can be reached in the target time of 10 ms.

【0023】図10にスローストップ時の動作を示す。
すなわち、モータ運転中にスタート指示入力回路11か
らの入力がなくなったとすると、CPUはストップ指示
が入力されたものとして、設定器10を介してスロース
トップ時間Δt’を読み込む(ステップS1,S2)。
また、ステップS3でその時のモータの回転数Nを読み
込む。そして、CPUはステップS4において、これら
の値から次式で示されるような単位時間当たりの減速速
度βを演算する。 β=(0−N)/Δt’ …(4)
FIG. 10 shows the operation at the time of slow stop.
That is, if there is no input from the start instruction input circuit 11 during the motor operation, the CPU reads the slow stop time Δt ′ via the setting unit 10 assuming that the stop instruction has been input (steps S1 and S2).
In step S3, the rotation speed N of the motor at that time is read. Then, in step S4, the CPU calculates a deceleration speed β per unit time as shown in the following equation from these values. β = (0−N) / Δt ′ (4)

【0024】次に、ステップS5でモータの実働回転数
を検出し、その回転数範囲に応じた周波数の変化率(傾
斜)を用いて、励振または駆動周波数fを次式のように
補正する(ステップS6,S7)。 f=f+β×傾斜(xn) つまり、この関係式はスロースタート時の関係式におけ
る目標速度が0の場合に相当するものということがで
き、このような関係を利用することによりモータを設定
時間Δt’内にスムーズに停止させることが可能とな
る。
Next, in step S5, the actual rotational speed of the motor is detected, and the excitation or drive frequency f is corrected as follows using the rate of change (inclination) of the frequency corresponding to the rotational speed range ( Steps S6 and S7). f = f + β × inclination (xn) In other words, this relational expression can be said to correspond to the case where the target speed in the relational expression at the time of slow start is 0, and by using such a relation, the motor is set for the set time Δt. 'It is possible to stop smoothly inside.

【0025】なお、上記ではモータの回転数制御を励振
または駆動電圧を制御して行なうようにしたが、励振ま
たは駆動電圧の位相を制御するようにしても上記と同様
の制御が可能である。
In the above description, the rotation speed of the motor is controlled by controlling the excitation or drive voltage. However, the same control as described above can be performed by controlling the phase of the excitation or drive voltage.

【0026】[0026]

【発明の効果】この発明によれば、超音波モータの特
性、特に傾き(速度/周波数)は特性変動によらず略一
定なので、任意の温度または負荷条件でこの傾きを学習
しておきこれを利用して励振または駆動周波数を更新す
る動作を必要に応じて繰り返すようにしたので、特性変
動に関係なく円滑で安定な起動,停止制御が可能となる
利点がもたらされる。
According to the present invention, since the characteristics of the ultrasonic motor, particularly the gradient (speed / frequency), are substantially constant regardless of the characteristic fluctuation, the gradient is learned under an arbitrary temperature or load condition, and this is learned. Since the operation of updating the drive frequency or the drive frequency is repeated as necessary, there is an advantage that smooth and stable start / stop control can be performed irrespective of characteristic fluctuation.

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

【図1】この発明の実施例を示すフローチャートであ
る。
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.

【図2】この発明が適用される制御装置を示す構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a control device to which the present invention is applied.

【図3】図2の動作を説明するための波形図である。FIG. 3 is a waveform chart for explaining the operation of FIG. 2;

【図4】学習動作を説明するためのフローチャートであ
る。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a learning operation.

【図5】図4における駆動周波数と回転数との関係を具
体的に説明するための説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for specifically explaining a relationship between a driving frequency and a rotation speed in FIG. 4;

【図6】実稼動時のモータ特性と学習時のモータ特性が
一致しない例を説明するためのグラフである。
FIG. 6 is a graph for explaining an example in which motor characteristics during actual operation and motor characteristics during learning do not match.

【図7】この発明によるスロースタート制御動作を説明
するためのフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a slow start control operation according to the present invention.

【図8】実稼動時のモータ特性と学習時のモータ特性が
一致しない場合のスロースタート制御動作を説明するた
めのグラフである。
FIG. 8 is a graph for explaining a slow start control operation when the motor characteristics during actual operation and the motor characteristics during learning do not match.

【図9】図8における駆動周波数と回転数との関係を具
体的に説明するための説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram for specifically explaining a relationship between a driving frequency and a rotation speed in FIG. 8;

【図10】この発明によるスローストップ制御動作を説
明するためのフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a slow stop control operation according to the present invention.

【図11】負荷による超音波モータの特性変化例を説明
するためのグラフである。
FIG. 11 is a graph for explaining an example of a characteristic change of an ultrasonic motor due to a load.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…超音波モータ、2A,2B…ドライブ用トランス、
3A〜3D…ドライバー用FET、4…移相回路、5…
速度検出器、6…可変発振回路、7…処理回路(CP
U)、8,9,10…設定器、11…指示入力回路。
1. Ultrasonic motor, 2A, 2B ... Drive transformer,
3A to 3D: driver FET, 4: phase shift circuit, 5:
Speed detector, 6: Variable oscillation circuit, 7: Processing circuit (CP
U), 8, 9, 10: setting device, 11: instruction input circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 来栖 裕之 埼玉県上尾市菅谷3丁目105番地 株式 会社フコク内 (56)参考文献 特開 平4−251581(JP,A) 特開 平4−161076(JP,A) 特開 平4−217883(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 2/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Hiroyuki Kurusu 3-105 Sugaya, Ageo-shi, Saitama Fukuk Co., Ltd. (56) References JP-A-4-251581 (JP, A) JP-A-4-161076 ( JP, A) JP-A-4-217883 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02N 2/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧電体に周波電圧を印加してこれを振動
させ、この圧電体上に配置された弾性体に進行性振動波
を発生させ、この弾性体に接して設けられた動体を前記
進行性振動波により駆動する超音波モータに対し、その
回転速度に関する情報を検出する速度検出手段と、前記
周波電圧の周波数を変化させる周波数調整手段と、メモ
リとを設け、前記周波数調整手段により周波数を変化さ
せてモータを動作させ、その起動から規定回転数に到る
までの回転速度情報と周波数情報とを検出してこれを前
記メモリに格納する学習を予め実行しておき、 しかる後、前記モータを実稼動時の目標回転速度よりも
充分に低速を示す前記メモリに記憶した周波数を与えて
起動し、その後モータが実際に動作を開始したときの回
転速度情報と周波数情報とを検出する第1のステップ
と、この第1ステップにて求めた回転速度情報に対応す
る周波数変化率を前記予め記憶した情報を参照して求め
る第2のステップと、この第2ステップで求めた周波数
変化率と目的の回転速度から現在の回転速度を引いた差
分とからモータの駆動周波数を更新する第3のステップ
とを繰り返し実行することを特徴とする超音波モータの
制御方法。
1. A frequency voltage is applied to a piezoelectric body to vibrate the same, a progressive vibration wave is generated in an elastic body disposed on the piezoelectric body, and a moving body provided in contact with the elastic body is For an ultrasonic motor driven by a progressive vibration wave, a speed detecting means for detecting information about the rotational speed of the ultrasonic motor, a frequency adjusting means for changing a frequency of the frequency voltage, and a memory are provided, and the frequency adjusting means Is changed, the motor is operated, rotation speed information and frequency information from the start thereof to the specified number of rotations are detected, and learning for storing the information in the memory is performed in advance. The motor is started by giving a frequency stored in the memory indicating a sufficiently lower speed than the target rotation speed in actual operation, and thereafter, the rotation speed information and the frequency information when the motor actually starts operating. A first step of detecting, a second step of obtaining a frequency change rate corresponding to the rotational speed information obtained in the first step by referring to the previously stored information, and a frequency obtained in the second step. A third step of updating the drive frequency of the motor from the rate of change and a difference obtained by subtracting the current rotation speed from the target rotation speed.
【請求項2】 圧電体に周波電圧を印加してこれを振動
させ、この圧電体上に配置された弾性体に進行性振動波
を発生させ、この弾性体に接して設けられた動体を前記
進行性振動波により駆動する超音波モータに対し、その
回転速度に関する情報を検出する速度検出手段と、前記
周波電圧の周波数を変化させる周波数調整手段と、メモ
リとを設け、前記周波数調整手段により周波数を変化さ
せてモータを動作させ、その起動から規定回転数に到る
までの回転速度情報と周波数情報とを検出してこれを前
記メモリに格納する学習を予め実行しておき、 しかる後に前記モータをスロースタートさせるときは、
前記目標の回転数よりも充分に低速を示す前記メモリに
記憶した周波数を与えて起動し、その後モータが実際に
動作を開始したときの回転速度情報と周波数情報とを検
出する第1のステップと、この第1ステップにて求めた
回転速度情報に対応する周波数変化率を予め記憶した情
報を参照して求める第2のステップと、この第2ステッ
プで求めた周波数変化率と目的の回転速度から現在の回
転速度を引いた差分をスロースタートに要する時間で割
った加速スピードとを用いてモータの駆動周波数を更新
する第3のステップとを繰り返し実行することを特徴と
する超音波モータの制御方法。
2. A frequency voltage is applied to a piezoelectric body to vibrate the piezoelectric body, a progressive vibration wave is generated in an elastic body arranged on the piezoelectric body, and the moving body provided in contact with the elastic body is For an ultrasonic motor driven by a progressive vibration wave, a speed detecting means for detecting information about the rotational speed of the ultrasonic motor, a frequency adjusting means for changing a frequency of the frequency voltage, and a memory are provided, and the frequency adjusting means Is changed, the motor is operated, rotation speed information and frequency information from the start thereof to the specified number of rotations are detected, and learning for storing the information in the memory is performed in advance. To slow start
A first step of starting by applying a frequency stored in the memory indicating a sufficiently lower speed than the target rotation speed, and then detecting rotation speed information and frequency information when the motor actually starts operating; A second step in which the frequency change rate corresponding to the rotation speed information obtained in the first step is obtained by referring to information stored in advance, and the frequency change rate obtained in the second step and the target rotation speed are used. A third step of updating the drive frequency of the motor using an acceleration speed obtained by dividing a difference obtained by subtracting the current rotation speed by a time required for slow start, and a method for controlling the ultrasonic motor. .
【請求項3】 圧電体に周波電圧を印加してこれを振動
させ、この圧電体上に配置された弾性体に進行性振動波
を発生させ、この弾性体に接して設けられた動体を前記
進行性振動波により駆動する超音波モータに対し、その
回転速度に関する情報を検出する速度検出手段と、前記
周波電圧の周波数を変化させる周波数調整手段と、メモ
リとを設け、前記周波数調整手段により周波数を変化さ
せてモータを動作させ、その起動から規定回転数に至る
までの回転速度情報と周波数情報とを検出してこれを前
記メモリに格納する学習を予め実行しておき、 モータを回転させた状態から、これを停止させるべく所
定の指令が与えられたときは、その時点での回転速度情
報を検出しこれと対応する前記メモリ内の周波数変化率
を求める第1のステップと、この第1ステップにて求め
られた周波数変化率と現在の回転速度をスローストップ
に要する時間で割った減速スピードとを用いてモータの
駆動周波数を更新する第2のステップとを繰り返し実行
することを特徴とする超音波モータの制御方法。
3. A piezoelectric body is applied with a frequency voltage to vibrate the piezoelectric body, generating a progressive vibration wave in an elastic body disposed on the piezoelectric body, and moving the moving body provided in contact with the elastic body. For an ultrasonic motor driven by a progressive vibration wave, a speed detecting means for detecting information about the rotational speed of the ultrasonic motor, a frequency adjusting means for changing a frequency of the frequency voltage, and a memory are provided, and the frequency adjusting means Was changed, the motor was operated, rotation speed information and frequency information from the start to the specified number of rotations were detected, and learning to store the information in the memory was performed in advance, and the motor was rotated. From a state, when a predetermined command is given to stop this, a first step of detecting rotation speed information at that time and obtaining a corresponding frequency change rate in the memory; Slow stop the first asked at step frequency change rate and the current rotational speed
And a second step of updating the drive frequency of the motor using the deceleration speed divided by the time required for the ultrasonic motor.
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