JP3297779B2 - モータ制御回路 - Google Patents

モータ制御回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、カメラ一体
型VTRのカメラ部に設けられているアイリス羽の開閉
に用いて好適なモータ制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】カメラ一体型VTRのレンズ部には、ア
イリス羽を開閉させるためのアイリスメータと呼ばれる
モータが設けられている。アイリスメータは、例えば6
0度程度の回転角の範囲で回動している。アイリスメー
タとして用いるモータは、高い精度で位置制御される必
要がある。
【0003】図6は、この種のモータの一例を示すもの
である。この種のモータ100は、ロータ104が2極
着磁された磁石とされており、モータ100には、モー
タを回動させるためのドライブコイル101と、モータ
の速度を検出するための制動コイル102が配設され
る。また、モータ100には、位置検出用のホール素子
103が配設される。
【0004】モータ100は、従来、図7に示すような
ドライブ回路を用いて、回転制御されている。図7にお
いて、入力端子121に位置指令信号が供給される。こ
の位置指令信号が位置比較回路122に供給される。一
方、位置センサ123(ホール素子103を用いて構成
される)の出力から、モータ100の位置が検出され、
この位置検出出力が位置比較回路122に供給される。
【0005】位置比較回路122で、位置指令信号によ
り与えられる目標位置と、位置センサ123で検出され
た現在位置とが比較される。この比較出力が加算回路1
25に供給される。加算回路125には、速度センサ1
26の出力が供給される。
【0006】加算回路125の出力がモータドライバ1
24に供給される。モータドライバ124の出力がモー
タ100のドライブコイル101に供給される。これに
より、モータ100が回転する。モータ100には、制
動コイル102が設けられており、モータ100が回転
すると、制動コイル102にモータ100の回転速度に
応じた信号が発生する。この制動コイル102の出力か
ら、モータ100の速度が検出される。制動コイル10
2の出力は、速度センサ126で検出される。速度セン
サ126の出力が加算回路125に供給される。
【0007】このように、従来のドライブ回路では、位
置比較回路122で目標位置と現在位置とを比較し、こ
の比較出力と、制動コイル102から得られる速度信号
とを加算し、この加算出力をモータドライバ124を介
してモータ100のドライブコイル101に供給して、
モータ100を制御している。ところが、この場合、速
度信号を制動コイル102の出力から検出しているの
で、モータ100としては制動コイル102を有してい
るものが必要とされる。このため、モータ100の構造
が複雑化し、コストアップを招くと共に、小型化の障害
となっている。
【0008】そこで、モータの構造を簡単化するため
に、制動コイルの無いモータを用いることが考えられ
る。制動コイルの無いモータの場合には、位置センサの
出力を微分することで、速度検出信号を得ることができ
る。
【0009】すなわち、図8に示すように、制動コイル
の無いモータ100Aを用いた場合には、微分回路13
0が設けられ、位置センサ123の出力が微分回路13
0に供給される。微分回路130の出力から速度検出信
号が得られる。この微分回路130の出力が加算回路1
31に供給される。位置比較回路122で目標位置と現
在位置とが比較され、この比較出力と、微分回路130
から得られる速度信号とが加算され、この加算出力がモ
ータドライバ124を介してモータ100のドライブコ
イル101に供給され、モータ100が制御される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図8に示す
ように、制動コイルの無いモータ100Aを用い、位置
センサ123の出力を微分して速度検出信号を得て速度
サーボをかけるようにすると、ループゲインを大きくし
たときに発振が生じるという問題がある。このことは、
以下のように考察される。
【0011】図9は、図7で示した制動コイルを用いて
速度検出をした場合のモータドライブ回路の制御を示す
ブロック線図である。図9において、ブロック151は
位相アンプの伝達特性Gθ、ブロック152は速度アン
プの伝達特性Gsである。合成ブロック153で位相ア
ンプの出力と速度アンプの出力とが合成され、モータの
ドライブ電圧eとなる。
【0012】ブロック154、155は、モータの特性
を示すものであり、ブロック154はドライブコイルの
巻線抵抗Rの逆数である。ドライブ電圧eでモータを駆
動すると、ドライブコイルの巻線抵抗Rにより電流iで
駆動されたことになる。ブロック155はトルク定数K
tで、電流iで駆動すると、トルク定数Ktによりトル
クτが発生する。
【0013】合成ブロック156で、トルクτからバネ
定数Kyのブロック157の出力が引かれる。ブロック
158は、モータの固有の機械的特性で、Jはローター
のイナーシャ、Dはローターの粘性抵抗、sはラプラス
演算子である。トルクτが発生すると、ブロック158
により、角速度ωで回転することになる。
【0014】ブロック159は積分ブロックで、角速度
ωを積分することで、位相角θが求まる。ブロック16
0は位相検出ゲインKθである。ブロック160で、位
相情報は電圧eの形になる。
【0015】ブロック161は速度検出ゲインである。
ブロック161により、速度情報は電圧eの形になる。
【0016】ブロック162は、誘導かぶり伝達特性G
iである。駆動電流iは、ブロック162の誘導かぶり
伝達特性Giを介して、合成回路163にフィードバッ
クされる。
【0017】このような制御ブロックをシグナルフロー
図で示すと、図10に示すようになる。これを、等価変
換すると、図11に示すようになる。
【0018】図6に示したように、制動コイルを有して
いるモータ100の場合、ドライブコイル101と制動
コイル102とは近接しているので、磁気誘導によるト
ランス結合が起こる。したがって、ドライブコイル10
1に電圧が印加されると、制動コイル102に電圧が誘
起される。その際に微分特性を持つので、位相を進ませ
る作用がある。図9〜図11に示すように、これが誘導
かぶり伝達特性はGiとなる。この誘導かぶり伝達特性
は、図9では、ブロック162で示されている。このよ
うな誘導かぶり伝達特性Giにより、ゲインを上げたと
きに、ループが発振するのを抑制することができる。
【0019】これに対して、図8に示したように、制動
コイルの無いモータ100Aを用いた場合には、誘導か
ぶり伝達特性Giがなくなる。このため、ループゲイン
を大きくしたときに、ループが発振をする。
【0020】したがって、この発明の目的は、ループゲ
インを上げた場合にも発振を起こさず、制動コイルの無
いモータを用いた場合にも、安定した制御を行なえるモ
ータ制御回路を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】この発明は、制動コイル
を用いないモータ制御回路であって、位置変化を発生さ
せるモータと、モータを駆動するモータドライブ手段
と、モータの位置変化を検出する位置検出手段と、位置
検出手段の出力を微分してモータの速度を検出する速度
検出手段と、位置指令信号と位置検出手段の出力とを比
較する位置比較手段と、モータドライブ手段の出力を微
分する微分回路とを有し、位置比較手段の出力と速度検
出手段の出力とを加算してモータドライブ手段に供給す
ると共に、モータドライブ手段の出力を微分回路で微分
してモータドライブ手段に負帰還するようにして擬似誘
導かぶり伝達特性をもつことを特徴とするモータ制御回
路である。
【0022】
【作用】モータドライバ16の出力を微分して負帰還を
かける微分回路17を設け、位置比較回路12の出力
と、位置センサ3の出力を微分して得られた速度検出信
号とを加算してモータドライバ回路16に供給すると共
に、モータドライバ回路16の出力を微分回路17で微
分してモータドライバ回路16にフィードバックする
と、疑似誘導がぶり伝達特性Gi’が生じ、ループゲイ
ンを大きくした場合に、ループの発振が防止できる。
【0023】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1は、この発明の一実施例を示すも
のである。図1において、1は、例えばアイリスメータ
として用いられるモータである。モータ1としては、制
動コイルの無いものが用いられる。このように、制動コ
イルの無いモータ1を用いることにより、モータ1の構
成が簡単化され、小型化やコストダウンが図れる。
【0024】モータ1には、ドライブコイル2が配設さ
れている。また、モータ1には、位置検出用のホール素
子が配設されている。位置センサ3からは、ホール素子
の出力に基づいて、位置検出信号が出力される。
【0025】入力端子11に位置指令信号が供給され
る。この位置指令信号は、位置比較回路12に供給され
る。一方、位置センサ3の出力は、位置比較回路12に
供給されると共に、微分回路13に供給される。位置比
較回路12で、入力端子11から与えられる目標位置
と、位置センサ3で検出された現在位置とが比較され
る。この比較出力が加算回路14に供給される。
【0026】微分回路13は、位置検出信号から速度検
出信号を得るために設けられる。すなわち、この発明の
一実施例では、モータ1として制動コイルの無いものが
用いられる。このため、制動コイルの出力からモータの
速度信号を得ることができない。そこで、位置センサ3
からの位置検出信号が微分回路13で微分され、微分回
路13の出力から速度信号が得られる。
【0027】微分回路13の出力が加算回路14に供給
される。加算回路14で、位置比較回路12の比較出力
と、微分回路13の出力とが加算される。加算回路14
の出力が加算回路15に供給される。加算回路15に
は、微分回路17の出力が供給される。加算回路15の
出力がモータドライバ16に供給される。モータドライ
バ16の出力がモータ1のドライブコイル2に供給され
る。
【0028】また、モータドライバ16の出力が微分回
路17に供給される。この微分回路17は、後に詳述す
るように、ループゲインを大きくした場合にも、発振が
起こらないようにするために設けられている。微分回路
17の出力は、加算回路15にフィードバックされる。
【0029】このように、この発明の一実施例では、位
置比較回路12で目標位置と現在位置とを比較し、この
比較出力と、微分回路13の出力とを加算し、この加算
出力でモータ1をドライブすると共に、モータドライバ
16の出力を微分回路17で微分して、モータドライバ
15にフィードバックしている。このような構成とする
ことで、ループゲインを大きくした場合にも、発振が起
こらないようになる。このことについて、以下に詳述す
る。
【0030】図2は、上述のモータドライブ回路の制御
ブロック図である。図2において、ブロック21は位相
サーボループを構成する位相アンプの伝達特性Gθ、ブ
ロック22は速度サーボループを構成する速度アンプの
伝達特性Gsである。合成ブロック23で位相ループの
出力と速度ループの出力とが合成され、これがモータの
ドライブ電圧eとなる。この合成ブロック23の出力点
がモータドライブ点である。
【0031】ブロック24、ブロック25は、モータの
特性であり、ブロック24はドライブコイルの巻線抵抗
Rの逆数である。ドライブ電圧eでモータを駆動する
と、ドライブコイルの巻線抵抗Rにより電流iで駆動さ
れたことになる。ブロック25はトルク定数Ktで、電
流iで駆動すると、トルク定数Ktによりトルクτが発
生する。
【0032】合成回路26で、トルクτからバネ定数K
yのブロック27の出力が引かれる。ブロック28は、
モータの固有の特性で、Jはローターのイナーシャ、D
はローターの粘性抵抗、Sはラプラス演算子である。ト
ルクτが発生すると、ブロック28により、角速度ωで
回転することになる。
【0033】ブロック29は積分ブロックで、角速度ω
を積分することで、位相角θが求まる。ブロック30は
位相検出ゲインKθである。ブロック30で、位相情報
は電圧eの形になる。
【0034】ブロック31は速度検出ゲインである。ブ
ロック31により、速度情報は電圧eの形になる。ブロ
ック32は、疑似誘導かぶり伝達特性Gi’を発生させ
るもので、微分回路17の特性である。駆動電流iは、
ブロック32の微分特性Gi’を介して、合成回路33
にフィードバックされる。
【0035】図2に示すような制御ブロックを、シグナ
ルフロー図で示すと、図3に示すようになる。これを、
等価変換すると、図4に示すようになる。図2〜図4に
示すように、この発明の一実施例では、疑似誘導かぶり
伝達特性Gi’(微分特性)が生じる。この疑似誘導か
ぶり伝達特性Gi’は、制動コイルを有しているモータ
の場合の誘導かぶり伝達特性Gi(図9〜図11参照)
と等価な働きをする。すなわち、この疑似誘導がぶり伝
達特性Gi’は、ループゲインを大きくした場合に、ル
ープの発振を防止する。
【0036】このように、この発明の一実施例では、モ
ータドライバ15の出力を微分回路17で微分して、モ
ータドライバ15にフィードバックしているので、疑似
誘導かぶり伝達特性Gi’が生じ、ループゲインを大き
くした場合にループの発振が防止できる。
【0037】図5は、この発明の一実施例の具体的構成
を示すものである。図5において、演算増幅器51、抵
抗R3〜R7により、位置比較回路12が構成される。
演算増幅器51の反転入力端子は、抵抗R6を介して、
位置センサ3の出力端子に接続される。演算増幅器51
の反転入力端子とその出力端子との間に、抵抗R4が接
続される。演算増幅器51の出力端子は、抵抗R3の一
端に接続される。演算増幅器51の非反転入力端子は、
抵抗R7を介して、入力端子11に接続されると共に、
抵抗R5を介して、基準電圧源50に接続される。
【0038】演算増幅器52、コンデンサC3、C4、
抵抗R8、R9により、微分回路13が構成される。演
算増幅器52の非反転入力端子は、基準電圧源50に接
続される。演算増幅器52の反転入力端子は、コンデン
サC4を介して、位置センサ3の出力端子に接続され
る。演算増幅器52の反転入力端子と、その出力端子と
の間に、コンデンサC3及び抵抗R9が接続される。演
算増幅器52の出力端子は、抵抗R8の一端に接続され
る。
【0039】演算増幅器53、コンデンサC1、抵抗R
1により、モータドライバー16が構成される。そし
て、コンデンサC2、抵抗R2を設けることで、微分回
路17が構成される。演算増幅器53の非反転入力端子
は、基準電圧源50に接続される。演算増幅器53の反
転入力端子は、抵抗R3及びR8の他端に接続される。
演算増幅器53の反転入力端子とその出力端子との間
に、コンデンサC1及び抵抗R1が接続されると共に、
演算増幅器53の反転入力端子とその出力端子との間
に、直列接続されたコンデンサC2及び抵抗R2が接続
される。演算増幅器53の出力端子は、ドライブコイル
2に接続される。
【0040】モータ1には、ドライブコイル2が配設さ
れている。また、モータ1には、位置検出用のホール素
子が配設されている。位置センサ3からは、ホール素子
の出力に基づいて、位置検出信号が出力される。
【0041】入力端子11に位置指令信号が供給され、
これが演算増幅器51の非反転入力端子に供給される。
位置センサ3の出力は、演算増幅器51の反転入力端に
供給される。演算増幅器51からは、入力端子11から
与えられる目標位置と、位置センサ3で検出された現在
位置との差分が出力される。
【0042】また、位置センサ3の出力は、演算増幅器
52で微分される。これにより、速度信号が得られる。
【0043】演算増幅器51からの位置比較出力と、演
算増幅器52からの速度信号とが加算され、これが演算
増幅器53の反転入力端子に供給され、増幅される。そ
して、演算増幅器53の出力は、コンデンサC2及び抵
抗R2を介して微分されて、その反転入力端子にフィー
ドバックされる。これにより、疑似誘導かぶり伝達特性
Gi’がフィードバックされたことになり、ループの発
振が防止される。
【0044】なお、上述の一実施例では、アイリスメー
タとして用いる場合について説明したが、この発明は、
手振補正に使われる可変プリズムを駆動するモータ等、
他のモータを駆動する場合にも同様に適用できる。
【0045】また、この発明は、制動コイルの有るモー
タを用いた場合にも、適用することができる。制動コイ
ルの有るモータを用いた場合には、制動力を上げること
ができる。
【0046】
【発明の効果】この発明によれば、モータドライバの出
力を微分して負帰還をかける微分回路を設け、位置比較
回路の出力と、位置センサの出力を微分して得られた速
度検出信号とを加算してモータドライバ回路に供給する
と共に、モータドライバ回路の出力を微分回路で微分し
てモータドライバ回路にフィードバックしている。この
ため、疑似誘導がぶり伝達特性Gi’が生じ、ループゲ
インを大きくした場合に、ループの発振が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のブロック図である。
【図2】この発明の一実施例の説明に用いる制御ブロッ
ク図である。
【図3】この発明の一実施例の説明に用いるシグナルフ
ロー図である。
【図4】この発明の一実施例の説明に用いるシグナルフ
ロー図である。
【図5】この発明の一実施例の具体的構成を示す接続図
である。
【図6】従来のモータの構成の一例を示す斜視図であ
る。
【図7】従来のモータ制御回路の一例のブロック図であ
る。
【図8】従来のモータ制御回路の他の例のブロック図で
ある。
【図9】従来のモータ制御回路の一例の説明に用いる制
御ブロック図である。
【図10】従来のモータ制御回路の一例の説明に用いる
シグナルフロー図である。
【図11】従来のモータ制御回路の一例の説明に用いる
シグナルフロー図である。
【符号の説明】
1 モータ 3 位置センサ 12 位置比較回路 13 微分回路 16 モータドライバ 17 微分回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G05D 3/12 G05D 3/12 E 306 306S (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/00 G05B 11/36 G05D 3/00 G05D 3/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制動コイルを用いないモータ制御回路であ
    って、 位置変化を発生させるモータと、 上記モータを駆動するモータドライブ手段と、 上記モータの位置変化を検出する位置検出手段と、 上記位置検出手段の出力を微分して上記モータの速度を
    検出する速度検出手段と、 位置指令信号と上記位置検出手段の出力とを比較する位
    置比較手段と、 上記モータドライブ手段の出力を微分する微分回路とを
    有し、 上記位置比較手段の出力と上記速度検出手段の出力とを
    加算して上記モータドライブ手段に供給すると共に、上
    記モータドライブ手段の出力を上記微分回路で微分して
    上記モータドライブ手段に負帰還するようにして擬似誘
    導かぶり伝達特性をもつことを特徴とするモータ制御回
    路。
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KR101802908B1 (ko) 2011-03-30 2017-11-29 도레이 카부시키가이샤 막분취 배양기, 막분취 배양 키트, 이것을 사용한 줄기 세포 분취 방법, 및 분리막

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