JP3395472B2 - Motor control method - Google Patents

Motor control method

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JP3395472B2
JP3395472B2 JP21375095A JP21375095A JP3395472B2 JP 3395472 B2 JP3395472 B2 JP 3395472B2 JP 21375095 A JP21375095 A JP 21375095A JP 21375095 A JP21375095 A JP 21375095A JP 3395472 B2 JP3395472 B2 JP 3395472B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレス直流電
動機などの電動機の回転速度を制御する制御方法に関す
るものである。 【0002】 【従来の技術】ブラシレス直流電動機などの電動機を設
定回転速度で回転させる場合には、電動機の回転速度N
を検出して、検出した回転速度と設定回転速度Ns との
差を速度偏差として求め、該速度偏差を零にするように
電動機の駆動電流を制御して、該電動機の回転速度Nを
設定回転速度Ns に一致させるようにしている。 【0003】電動の駆動電流を制御する手法としてはP
WM制御(パルス幅制御)が広く採用されている。駆動
電流をPWM制御する場合には、速度偏差をPID(比
例、積分、微分)演算部に与えて、該速度偏差を零にす
るために必要な駆動電流のデューティ比を演算させ、駆
動電流をオンオフ制御するスイッチ素子に演算されたデ
ューティ比で断続する駆動信号を与えて該スイッチ素子
をオンオフさせることにより、駆動電流をPWM変調す
る。 【0004】なお、本明細書において駆動電流のデュー
ティ比は、いわゆるオンデューティ比であって、駆動電
流を所定の周期Tで断続させてパルス幅変調する場合
に、断続の周期Tに対して駆動電流が流れる時間Tonが
占める割合[=(Ton/T)×100%]を意味する。 【0005】上記のように、電動機の回転速度を設定回
転速度に一致させるべく、電動機の駆動電流をPWM制
御する場合に、電動機の起動開始直後からPWM制御を
行わせると、回転速度の立上りが悪くなるのを避けられ
ない。そのため、所定の固定デューティ制御時間Tx を
定めて、起動開始後該固定デューティ制御時間Tx が経
過するまでの期間は駆動電流のデューティ比を一定値
(例えば100%)に固定する固定デューティ制御モー
ドを行わせ、固定デューティ制御時間が経過した後に、
PID演算により求められたデューティ比で駆動電流を
PWM変調するPID制御モードに移行させるようにし
ている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】上記のように、起動時
に固定デューティ制御時間を設定して、駆動電流のデュ
ーティ比を固定する固定デューティ制御モードを行わ
せ、固定デューティ制御時間Tx が経過したときにPI
D制御モードに移行させる制御を行わせる場合、従来
は、固定デューティ制御時間Tx を設定回転速度の如何
に係わりなく一定としていた。 【0007】しかしながら、固定デューティ制御時間T
x を一定とすると、制御すべき設定回転速度の範囲が広
い場合に、起動時の回転速度の立上りが悪くなったり、
回転速度のオーバシュートが生じたりするという問題が
生じる。 【0008】例えば、固定デューティ制御時間Tx を、
設定回転速度が低い場合に見合うように短く設定してお
くと、図3に示すように設定回転速度Ns が高い場合
に、早い時期にPID制御に移行するため、速度の立上
りが悪くなるという問題が生じる。 【0009】また固定デューティ制御時間Tx を設定回
転速度が高い場合に見合うように、長く設定すると、図
4に示したように、設定回転速度Ns が低い場合に、P
ID制御への移行が遅れるため、回転速度のオーバシュ
ートが生じ、回転速度が設定回転速度に整定するまでの
時間がかかるという問題が生じる。 【0010】本発明の目的は、設定回転速度に応じて固
定デューティ制御時間を適値に定めることにより、起動
時に回転速度の立上りが遅れたり、オーバシュートが生
じたりするのを防止することができるようにした電動機
の制御方法を提案することにある。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明は、電動機の回転
速度を検出して、検出した回転速度と設定回転速度Ns
との差を速度偏差として求め、該速度偏差に比例、積分
及び微分演算を施して速度偏差を零にするために必要な
電動機の駆動電流のデューティ比を演算し、演算された
デューティ比で電動機の駆動電流を断続させるように該
駆動電流をPWM変調して電動機の回転速度を設定回転
速度Ns に一致させるように制御するPID制御モード
と、電動機の起動時に駆動電流のデューティ比を一定値
に固定する固定デューティ制御モードとを行う電動機の
制御方法に係わるものである。 【0012】本発明においては、電動機が起動した後回
転速度が設定回転速度Ns のA%に達するまでの間の回
転速度の時間に対する変化率αを設定して、設定した変
化率αに対して、Tx =A/(100・α)・Ns の式
より定まる固定デューティ制御時間Tx を求める。そし
て、電動機の起動開始時から固定デューティ制御時間T
x が経過するまでの期間駆動電流のデューティ比を一定
値に固定して固定デューティ制御モードを行わせ、固定
デューティ制御時間Tx が経過したときにPID制御モ
ードに移行させる。 【0013】上記のようにして、各設定回転速度に対し
て固定デューティ制御時間を求めるようにすると、常に
各設定回転速度に対して最適の固定デューティ制御時間
を定めることができるため、設定回転速度の如何に係わ
りなく、常に起動時の回転速度の立上りの変化割合を一
定にすることができ、電動機の起動時に回転速度の立上
りが遅れたり、オーバシュートが発生したりするのを防
いで、電動機の起動時の制御特性を良好にすることがで
きる。 【0014】 【発明の実施の形態】図1は、本発明の制御方法を実施
するために用いるハードウェアの構成を概略的に示した
もので、同図において1は制御する電動機であり、図示
の例では、この電動機が3相ブラシレス直流電動機であ
るとしている。2は図示しない直流電源から電動機1の
3相の電機子コイルに駆動電流を与える周知のインバー
タ回路で、このインバータ回路は、PNPトランジスタ
TRu 〜TRw とNPNトランジスタTRx 〜TRz と
をそれぞれブリッジの上辺のスイッチ素子及び下辺のス
イッチ素子としてブリッジ接続するとともに、トランジ
スタTRu 〜TRw 及びTRx 〜TRz のコレクタエミ
ッタ間にそれぞれ帰還ダイオードDu 〜Dw 及びDx 〜
Dz を並列接続した回路からなっている。トランジスタ
TRu 〜TRw のそれぞれのコレクタとトランジスタT
Rx 〜TRz のそれぞれのコレクタとの接続点がそれぞ
れU,V,W3相の出力端子となっていて、これらの出
力端子が電動機1の3相の入力端子に接続されている。
またトランジスタTRu 〜TRw のエミッタの共通接続
点が図示しない直流電源の正極側の出力端子に接続さ
れ、トランジスタTRx 〜TRz のエミッタの共通接続
点が図示しない直流電源の負極端子に接続されている。 【0015】電動機1には、その回転子の回転角度位置
を検出する位置センサ(PS)3が設けられていて、該
位置センサ3の出力がマイクロコンピュータ4に入力さ
れている。電動機1にはまた回転速度を検出するための
パルスを発生するロータリエンコーダ(RE)5が取り
付けられていて、該エンコーダから得られるパルスが速
度検出部6に入力されて速度検出信号に変換され、該速
度検出部6から得られる速度検出信号がマイクロコンピ
ュータ4に入力されている。 【0016】マイクロコンピュータ4は、位置センサ3
から与えられる位置検出信号に応じて駆動電流を流す相
を定める相パターン信号を与える相パターン出力部4A
と、図示しない速度設定手段により与えられる速度設定
信号に応じて設定回転速度を与える速度設定部4Bと、
速度検出部6から与えられる速度検出信号と速度設定部
4Bから与えられる速度設定信号との差を演算して速度
偏差を求める速度偏差検出部4Cと、速度偏差検出部4
Cから与えられる速度偏差に比例、積分及び微分演算
(PID演算)を施して、速度偏差を零にするために必
要な電動機の駆動電流のデューティ比を与えるPWM信
号を発生するPID演算部4Dとを実現する。相パター
ン信号は駆動部7に与えられている。駆動部7は、相パ
ターン信号に応じて、インバータ回路2の上辺のスイッ
チ素子TRu 〜TRw の中から選択した1つのスイッチ
素子と、下辺のスイッチ素子TRx 〜TRz の中から選
択した1つのスイッチ素子とに駆動信号を与えて電動機
の所定の相の電機子コイルに駆動電流を流し、相パター
ン信号の変化に応じて電動機のU相ないしW相の電機子
コイルに駆動電流を転流させる。 【0017】マイクロコンピュータ4から出力されるP
WM信号はPWM制御部8に与えられる。PWM信号
は、PID演算されたデューティ比(速度偏差を零にす
るために必要な駆動電流のデューティ比)で断続するパ
ルス波形の信号からなっており、PWM制御部8は、こ
のPWM信号に応じて、インバータ回路の上辺のスイッ
チ素子に与えられる駆動信号u〜wまたは下辺のスイッ
チ素子に与えられる駆動信号x〜zを断続させて、イン
バータ回路2から電動機1に与えられる駆動電流のデュ
ーティ比をPWM信号のデューティ比に等しくするよう
にPWM変調する。 【0018】マイクロコンピュータ4はまた、固定デュ
ーティ制御時間Tx を演算する固定デューティ制御時間
演算部4Eと、電動機の起動時に、固定デューティ制御
時間Tx の間PID演算部から出力されるPWM信号の
デューティ比を一定値(例えば100%)に固定して、
駆動電流のデューティ比を一定値に固定する固定デュー
ティ制御モードを行わせ、固定デューティ制御時間が経
過したときに、駆動電流のデューティ比をPID演算さ
れたデューティ比に等しくして回転速度を設定回転速度
に一致させるように制御するPID制御モードに移行さ
せるように、制御モードを切換えるモード切換部4Fと
を実現する。電動機1には適宜の負荷9が接続されてい
る。 【0019】本発明においては、起動時の回転速度の時
間に対する変化率を設定して、設定回転速度の如何に係
わりなく該変化率が設定された値となるように、固定デ
ューティ制御時間Tx を演算する。 【0020】今図2に示すように、設定回転速度Ns が
Ns1,Ns2及びNs3(図示の例では、Ns1=Ns2/2,
Ns3=2Ns2)のように変化するものとし、起動開始後
回転速度が設定回転速度のA%(図示の例では80%)
に達するまでの間駆動電流のデューティ比を一定値に固
定するものとする。また回転速度が設定回転速度のA%
に達するまでの間回転速度を時間に対して一定の変化率
α[rpm/sec]で直線的に変化させるものとし、起動開始
後設定回転速度が設定回転速度Ns1,Ns2及びNs3のA
%に達するまでの時間をそれぞれT1 ,T2 及びT3 と
する。このとき下記の式が成立する。 【0021】 Ns1×(A/100)=αT1 …(1) Ns2×(A/100)=αT2 …(2) Ns3×(A/100)=αT3 …(3) (1)〜(3)式よりT1 〜T3 を求めると、 T1 ={A/(100α)}×Ns1 …(4) T2 ={A/(100α)}×Ns2 …(5) T3 ={A/(100α)}×Ns2 …(6) 従って、一般に設定速度をNs 、固定デューティ制御時
間をTx とすると、 Tx ={A/(100α)}×Ns …(7) となる。 【0022】即ち、(7)式により固定デューティ制御
時間Tx を演算し、演算された固定デューティ制御時間
Tx の間駆動電流のデューティ比を一定値に固定するよ
うにすれば、設定回転速度Ns の如何に係わりなく、回
転速度の時間に対する変化率αを一定として起動を行わ
せることができる。上記Aの値は電動機の特性に応じて
適宜に設定し得るが、一般にはA=80とすればよい。 【0023】本発明においては、制御の対象とする電動
機の特性に応じてα及びAの値を定めて、速度設定手段
により設定回転速度Ns が与えられたときにマイクロコ
ンピュータにより(7)式を用いて固定デューティ制御
時間Tx を演算する。そして、演算された固定デューテ
ィ制御時間Tx の間駆動電流のデューティ比を一定値に
固定する固定デューティ制御モードを行わせて電動機を
起動し、固定デューティ制御時間Tx が経過したときに
PID制御モードに移行させて、回転速度を設定回転速
度に整定させる。固定デューティ制御モードにおけるデ
ューティ比の値は、起動時の回転速度の変化率αに応じ
て適宜に設定する。 【0024】マイクロコンピュータを用いて制御を行わ
せる場合、上記αの値及びAの値は起動の際に外部から
与えるようにしてもよく、あらかじめROMに記憶させ
ておくようにしてもよい。 【0025】上記Aの値は、一般には電動機の特性が変
っても、80%または80%付近に固定しておけばよい
ので、電動機の特性が異なる場合には、殆どの場合、α
の値だけを変更すればよい。 【0026】上記の説明では、マイクロコンピュータに
より(7)式を用いて固定デューティ制御時間Tx を演
算させるとしたが、各設定回転速度に対して(7)式の
関係を満たす固定デューティ制御時間Tx の値をマイク
ロコンピュータのROMやEEPROMにテーブルの形
で記憶させておいて、設定回転速度が与えられたとき
に、該テーブルから与えられた設定回転速度に対する固
定デューティ制御時間を読み出すか、または読み出した
値に補間演算を施すことにより、固定デューティ制御時
間を求めるようにしてもよい。 【0027】なお各設定回転速度に対する固定デューテ
ィ制御時間をテーブルの形で記憶させる方法をとった場
合には、多くの設定回転速度に対してきめ細かく固定デ
ューティ制御時間を定めようとするとROMの記憶容量
が大きくなるのを避けられないが、前記の演算式(7)
を用いて固定デューティ制御時間Tx を演算するように
すれば、容量が大きなメモリを用いることなく、設定回
転速度に対して固定デューティ制御時間をきめ細かく定
めることができる。 【0028】またこのように演算式を用いて固定デュー
ティ制御時間を求めるようにすると、回転速度の変化率
αと、固定デューティ制御の終了時における回転速度を
定める係数A[%]とを設定してやればよいため、電動
機の特性が変更になった場合にも容易に対処することが
できる。 【0029】またマイクロコンピュータを用いずにアナ
ログ演算回路を用いて速度制御を行わせる場合にも本発
明を適用できる。この場合には、例えば、設定回転速度
に応じて動作時限が変化するように構成されたタイマ回
路を設けて、電動機の起動時に該タイマ回路が時限動作
を行なっている間駆動電流のデューティ比を一定値に固
定し、該タイマ回路が時限動作を完了したときにPID
制御に移行させるようにすればよい。 【0030】上記の例では、ブラシレス直流電動機を制
御する場合を例にとったが、ブラシ付きの直流電動機の
駆動電流のデューティ比を制御して回転速度を設定回転
速度に一致させるように制御する場合にも本発明を適用
することができる。 【0031】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、各設定
回転速度に対して固定デューティ制御時間を演算により
求めるようにしたので、常に各設定回転速度に対して最
適の固定デューティ制御時間を定めて、設定回転速度の
如何に係わりなく、起動時の回転速度の変化率を一定に
することができ、電動機の起動時に回転速度の立上りが
遅れたり、オーバシュートが発生したりするのを防い
で、電動機の起動時の回転速度の立上りを安定にするこ
とができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method for controlling the rotation speed of a motor such as a brushless DC motor. 2. Description of the Related Art When a motor such as a brushless DC motor is rotated at a set rotation speed, a rotation speed N of the motor is required.
Is detected, the difference between the detected rotation speed and the set rotation speed Ns is obtained as a speed deviation, and the drive current of the motor is controlled so as to make the speed deviation zero, and the rotation speed N of the motor is set at the set rotation speed. The speed is made to coincide with the speed Ns. As a method of controlling the electric drive current, P
WM control (pulse width control) is widely used. When the drive current is subjected to PWM control, the speed deviation is given to a PID (proportional, integral, derivative) calculation unit, and the duty ratio of the drive current required to make the speed deviation zero is calculated. The drive current is PWM-modulated by giving a drive signal that is intermittent at the calculated duty ratio to a switch element to be turned on and off to turn the switch element on and off. In this specification, the duty ratio of the drive current is a so-called on-duty ratio. When the drive current is intermittently pulse-modulated at a predetermined cycle T, the drive current is not applied to the intermittent cycle T. It means the ratio of the time Ton in which the current flows [= (Ton / T) × 100%]. [0005] As described above, when the drive current of the motor is controlled by PWM so that the rotation speed of the motor matches the set rotation speed, if the PWM control is performed immediately after the start of the motor, the rotation speed rises. I can't help but get worse. Therefore, a fixed duty control mode in which the predetermined duty control time Tx is determined and the duty ratio of the drive current is fixed to a constant value (for example, 100%) during the period from the start of the start until the fixed duty control time Tx elapses is set. After the fixed duty control time has elapsed,
A transition is made to a PID control mode in which the drive current is PWM-modulated at the duty ratio obtained by the PID calculation. [0006] As described above, the fixed duty control time is set at the time of start-up, and the fixed duty control mode for fixing the duty ratio of the drive current is performed. PI when passed
Conventionally, when the control for shifting to the D control mode is performed, the fixed duty control time Tx is fixed regardless of the set rotation speed. However, the fixed duty control time T
When x is constant, when the range of the set rotation speed to be controlled is wide, the rise of the rotation speed at startup becomes poor,
There is a problem that an overshoot of the rotation speed occurs. For example, the fixed duty control time Tx is
If the setting is made short so as to correspond to the case where the set rotation speed is low, when the set rotation speed Ns is high as shown in FIG. 3, the process shifts to the PID control at an early stage, so that the rise of the speed is deteriorated. Occurs. When the fixed duty control time Tx is set to be long so as to correspond to the case where the set rotation speed is high, as shown in FIG. 4, when the set rotation speed Ns is low, P
Since the shift to the ID control is delayed, there is a problem that a rotation speed overshoot occurs and it takes time until the rotation speed is settled at the set rotation speed. An object of the present invention is to set the fixed duty control time to an appropriate value in accordance with the set rotational speed, thereby preventing the rise of the rotational speed at start-up and the occurrence of overshoot. An object of the present invention is to propose a method for controlling an electric motor as described above. According to the present invention, a rotational speed of a motor is detected, and the detected rotational speed and a set rotational speed Ns are detected.
Is calculated as a speed deviation, and a duty ratio of a drive current of the motor required to make the speed deviation zero by performing a proportional, integral, and derivative operation on the speed deviation is calculated, and the motor is calculated using the calculated duty ratio. A PID control mode in which the drive current is PWM-modulated so as to intermittently drive the drive current so that the rotation speed of the motor matches the set rotation speed Ns, and the duty ratio of the drive current is set to a constant value when the motor is started. The present invention relates to a method for controlling a motor that performs a fixed duty control mode. In the present invention, the rate of change α of the rotational speed with respect to time from when the motor is started until the rotational speed reaches A% of the set rotational speed Ns is set. , Tx = A / (100 · α) · Ns to determine a fixed duty control time Tx. Then, the fixed duty control time T
The duty ratio of the drive current is fixed to a constant value during the period until x elapses, and the fixed duty control mode is performed. When the fixed duty control time Tx elapses, the mode is shifted to the PID control mode. If the fixed duty control time is determined for each set rotation speed as described above, the optimum fixed duty control time can be always determined for each set rotation speed. Irrespective of the above, the rate of change of the rise of the rotation speed at the time of startup can always be constant, and the rise of the rotation speed at the start of the motor can be prevented from being delayed and overshoot can be prevented. Control characteristics at the time of startup can be improved. FIG. 1 schematically shows the configuration of hardware used for implementing a control method of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a motor to be controlled. In this example, the motor is a three-phase brushless DC motor. Reference numeral 2 denotes a well-known inverter circuit for applying a drive current from a DC power supply (not shown) to the three-phase armature coil of the motor 1. This inverter circuit connects PNP transistors TRu to TRw and NPN transistors TRx to TRz on the upper side of the bridge, respectively. A bridge connection is made as a switch element and a switch element on the lower side, and feedback diodes Du to Dw and Dx to Dx are respectively connected between the collectors and emitters of the transistors TRu to TRw and TRx to TRz.
Dz is connected in parallel. The respective collectors of the transistors TRu to TRw and the transistor T
The connection points of the collectors Rx to TRz with the respective collectors are U, V, and W three-phase output terminals, and these output terminals are connected to the three-phase input terminals of the electric motor 1.
The common connection point of the emitters of the transistors TRu to TRw is connected to the positive output terminal of a DC power supply (not shown), and the common connection point of the emitters of the transistors TRx to TRz is connected to the negative terminal of the DC power supply (not shown). The electric motor 1 is provided with a position sensor (PS) 3 for detecting the rotational angle position of the rotor, and the output of the position sensor 3 is input to the microcomputer 4. The electric motor 1 is also provided with a rotary encoder (RE) 5 for generating a pulse for detecting a rotation speed, and a pulse obtained from the encoder is input to a speed detection unit 6 and converted into a speed detection signal. A speed detection signal obtained from the speed detector 6 is input to the microcomputer 4. The microcomputer 4 includes the position sensor 3
Pattern output unit 4A that supplies a phase pattern signal that determines a phase in which a drive current flows according to a position detection signal given from
A speed setting unit 4B for providing a set rotation speed according to a speed setting signal given by speed setting means (not shown);
A speed deviation detecting unit 4C for calculating a difference between a speed detection signal given from the speed detecting unit 6 and a speed setting signal given from the speed setting unit 4B to obtain a speed deviation;
A PID calculation unit 4D for performing a proportional, integral and differential operation (PID operation) on the speed deviation given from C to generate a PWM signal for giving a duty ratio of a drive current of the electric motor necessary to make the speed deviation zero; To achieve. The phase pattern signal is provided to the drive unit 7. The drive unit 7 is configured to select one of the switch elements TRu to TRw on the upper side of the inverter circuit 2 and one of the switch elements TRx to TRz on the lower side in accordance with the phase pattern signal. A drive signal is supplied to the motor and a drive current is supplied to an armature coil of a predetermined phase of the motor, and the drive current is commutated to a U-phase or W-phase armature coil of the motor in accordance with a change in the phase pattern signal. P output from the microcomputer 4
The WM signal is provided to the PWM control unit 8. The PWM signal is a signal having a pulse waveform intermittent at the duty ratio calculated by the PID (the duty ratio of the drive current necessary to reduce the speed deviation to zero), and the PWM control unit 8 responds to the PWM signal. By intermittently driving the drive signals u to w or the drive signals x to z applied to the upper switch elements of the inverter circuit, the duty ratio of the drive current applied to the motor 1 from the inverter circuit 2 is reduced. PWM modulation is performed so as to be equal to the duty ratio of the PWM signal. The microcomputer 4 further includes a fixed duty control time calculating section 4E for calculating a fixed duty control time Tx, and a duty ratio of a PWM signal output from the PID calculating section during the fixed duty control time Tx when the motor is started. Is fixed to a constant value (for example, 100%),
A fixed duty control mode in which the duty ratio of the drive current is fixed to a constant value is performed, and when the fixed duty control time has elapsed, the drive speed is set equal to the duty ratio calculated by the PID to set the rotation speed. A mode switching unit 4F that switches the control mode so as to shift to the PID control mode for controlling to match the speed is realized. An appropriate load 9 is connected to the electric motor 1. In the present invention, the fixed duty control time Tx is set such that the rate of change of the rotational speed at the time of startup with respect to time is set to a set value irrespective of the set rotational speed. Calculate. As shown in FIG. 2, when the set rotational speed Ns is Ns1, Ns2 and Ns3 (in the example shown, Ns1 = Ns2 / 2,
Ns3 = 2Ns2), and the rotation speed after start-up is A% of the set rotation speed (80% in the illustrated example).
, The duty ratio of the drive current is fixed at a constant value. The rotation speed is A% of the set rotation speed.
The rotation speed is linearly changed at a constant rate of change α [rpm / sec] with respect to time until the rotation speed reaches the predetermined rotation speed.
The time required to reach% is defined as T1, T2 and T3, respectively. At this time, the following equation is established. Ns1 × (A / 100) = αT1 (1) Ns2 × (A / 100) = αT2 (2) Ns3 × (A / 100) = αT3 (3) Equations (1) to (3) T1 = T3 = {A / (100α)} × Ns2 (4) T1 = {A / (100α)} × Ns1 (4) T2 = {A / (100α)} × Ns2 (5) (6) Accordingly, assuming that the set speed is Ns and the fixed duty control time is Tx, Tx = {A / (100α)} × Ns (7) That is, if the fixed duty control time Tx is calculated by the equation (7) and the duty ratio of the drive current is fixed to a constant value during the calculated fixed duty control time Tx, the set rotation speed Ns Regardless of the manner, the starting can be performed with the rate of change α of the rotation speed with respect to time being constant. The value of A can be appropriately set according to the characteristics of the electric motor, but generally, A = 80. In the present invention, the values of α and A are determined according to the characteristics of the motor to be controlled, and when the set rotation speed Ns is given by the speed setting means, the expression (7) is obtained by the microcomputer. To calculate the fixed duty control time Tx. Then, the motor is started by performing the fixed duty control mode in which the duty ratio of the drive current is fixed to a constant value during the calculated fixed duty control time Tx, and the PID control mode is set when the fixed duty control time Tx has elapsed. Then, the rotation speed is set to the set rotation speed. The value of the duty ratio in the fixed duty control mode is appropriately set according to the change rate α of the rotation speed at the time of starting. When control is performed using a microcomputer, the value of α and the value of A may be externally provided at the time of startup, or may be stored in a ROM in advance. Generally, the value of A is fixed at 80% or around 80% even if the characteristics of the motor change, so that when the characteristics of the motor are different, in most cases, α
You only need to change the value of In the above description, the microcomputer calculates the fixed duty control time Tx using the equation (7). However, the fixed duty control time Tx that satisfies the relation of the equation (7) for each set rotational speed is used. Is stored in the form of a table in the ROM or EEPROM of the microcomputer, and when the set rotational speed is given, the fixed duty control time for the given set rotational speed is read out or read out from the table. The fixed duty control time may be obtained by performing an interpolation operation on the calculated value. When the fixed duty control time for each set rotation speed is stored in the form of a table, if the fixed duty control time is finely determined for many set rotation speeds, the storage capacity of the ROM is required. Is unavoidable to be larger, but the above-mentioned equation (7)
Is used to calculate the fixed duty control time Tx, the fixed duty control time can be finely determined with respect to the set rotational speed without using a memory having a large capacity. When the fixed duty control time is obtained using the arithmetic expression, the rate of change α of the rotational speed and the coefficient A [%] for determining the rotational speed at the end of the fixed duty control can be set. Therefore, it is possible to easily cope with a case where the characteristics of the electric motor are changed. The present invention can also be applied to a case where speed control is performed using an analog arithmetic circuit without using a microcomputer. In this case, for example, a timer circuit configured to change the operation time according to the set rotation speed is provided, and the duty ratio of the drive current is controlled while the timer circuit performs the time operation when the electric motor is started. When the timer circuit completes the timed operation, the PID is fixed to a fixed value.
What is necessary is just to shift to control. In the above example, the case where the brushless DC motor is controlled is taken as an example. However, the duty ratio of the drive current of the DC motor with brush is controlled to control the rotation speed to match the set rotation speed. The present invention can be applied to the case. As described above, according to the present invention, the fixed duty control time is obtained by calculation for each set rotational speed, so that the optimum fixed duty control time is always optimum for each set rotational speed. By setting the duty control time, regardless of the set rotation speed, the rate of change of the rotation speed at startup can be made constant, and when the motor starts, the rise of the rotation speed is delayed or overshoot occurs. And the rise of the rotation speed when the motor is started can be stabilized.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の制御方法を実施する装置の構成を概略
的に示した構成である。 【図2】本発明の制御方法を実施した場合に得られる起
動特性を示した線図である。 【図3】従来の制御方法において固定デューティ制御時
間を低い設定回転速度に見合った値に定めた状態で、設
定回転速度を高くして起動を行なわせた場合に得られる
起動特性を示した線図である。 【図4】従来の制御方法において固定デューティ制御時
間を高い設定回転速度に見合った値に定めた状態で、設
定回転速度を低くして起動を行なわせた場合に得られる
起動特性を示した線図である。 【符号の説明】 1 ブラシレス直流電動機 2 インバータ回路 3 回転子位置検出器 4 マイクロコンピュータ 4A 相パターン出力部 4B 速度設定部 4C 速度偏差検出部 4D PID演算部 4E 固定デューティ制御時間演算部 4F モード切換部 5 ロータリエンコーダ 6 速度検出部 7 駆動部 8 PWM制御部
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration schematically showing a configuration of an apparatus for implementing a control method of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing start-up characteristics obtained when the control method of the present invention is performed. FIG. 3 is a graph showing a starting characteristic obtained when the fixed duty control time is set to a value corresponding to a low set rotational speed in the conventional control method and the start is performed by increasing the set rotational speed. FIG. FIG. 4 is a graph showing a starting characteristic obtained when the fixed duty control time is set to a value commensurate with a high set rotational speed in a conventional control method and the start is performed at a low set rotational speed. FIG. [Description of Signs] 1 Brushless DC motor 2 Inverter circuit 3 Rotor position detector 4 Microcomputer 4A Phase pattern output unit 4B Speed setting unit 4C Speed deviation detection unit 4D PID calculation unit 4E Fixed duty control time calculation unit 4F Mode switching unit 5 rotary encoder 6 speed detector 7 drive unit 8 PWM control unit

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/00 H02P 5/17 H02P 6/06 H02P 6/20 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 5/00 H02P 5/17 H02P 6/06 H02P 6/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 電動機の回転速度を検出して、検出した
回転速度と設定回転速度Ns との差を速度偏差として求
め、前記速度偏差に比例、積分及び微分演算を施して前
記速度偏差を零にするために必要な前記電動機の駆動電
流のデューティ比を演算し、演算されたデューティ比で
前記電動機の駆動電流を断続させるように該駆動電流を
PWM変調して電動機の回転速度を設定回転速度Ns に
一致させるように制御するPID制御モードと、電動機
の起動時に駆動電流のデューティ比を一定値に固定する
固定デューティ制御モードとを行う電動機の制御方法に
おいて、 前記電動機が起動した後回転速度が設定回転速度Ns の
A%に達するまでの間の回転速度の時間に対する変化率
αを設定して、設定した変化率αに対して、Tx =A/
(100・α)・Ns の式より定まる固定デューティ制
御時間Tx を求め、 前記電動機の起動開始時から前記固定デューティ制御時
間Tx が経過するまでの期間前記駆動電流のデューティ
比を一定値に固定して前記固定デューティ制御モードを
行わせ、前記固定デューティ制御時間Tx が経過したと
きに前記PID制御モードに移行させることを特徴とす
る電動機の制御方法。
(57) [Claim 1] A rotation speed of an electric motor is detected, and a difference between the detected rotation speed and a set rotation speed Ns is obtained as a speed deviation. An arithmetic operation is performed to calculate a duty ratio of the driving current of the electric motor necessary to make the speed deviation zero, and the driving current is PWM-modulated so that the driving current of the electric motor is intermittently operated at the calculated duty ratio. A PID control mode for controlling the rotation speed of the motor to match the set rotation speed Ns, and a fixed duty control mode for fixing the duty ratio of the drive current to a constant value when the motor is started. A change rate α of the rotation speed with respect to time until the rotation speed reaches A% of the set rotation speed Ns after the motor is started is set, and for the set change rate α, x = A /
A fixed duty control time Tx determined by the formula (100 · α) · Ns is obtained, and the duty ratio of the drive current is fixed at a constant value during a period from the start of the motor start until the fixed duty control time Tx elapses. A fixed duty control mode, and when the fixed duty control time Tx has elapsed, a transition to the PID control mode.
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