JP3437359B2 - 振動波駆動装置の制御装置 - Google Patents
振動波駆動装置の制御装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
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- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/142—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. speed, torque, starting, stopping, reversing
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子の振動に
よって振動体に振動波を発生させ、その振動エネルギー
を利用して移動体に駆動力を与える振動波駆動装置に関
し、さらに詳しくは、この振動波駆動装置の制御に関す
るものである。
よって振動体に振動波を発生させ、その振動エネルギー
を利用して移動体に駆動力を与える振動波駆動装置に関
し、さらに詳しくは、この振動波駆動装置の制御に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】上記のような振動波駆動装置の制御方法
に関しては、従来多くの提案がなされており、代表的な
ものとしては、圧電素子に印加する電圧信号（駆動信
号）の周波数や振幅を変化させることにより動作速度を
制御する方法がある。
に関しては、従来多くの提案がなされており、代表的な
ものとしては、圧電素子に印加する電圧信号（駆動信
号）の周波数や振幅を変化させることにより動作速度を
制御する方法がある。
【０００３】ここで、駆動信号の周波数および振幅と動
作（回転）速度との関係は、図１２に示すようになる。
すなわち、回転速度は、振動体の共振周波数をピークと
して、高周波数側にはなだらかに低下し、低周波数側に
は急激に低下するという特性を有する。また、回転速度
は、駆動信号の振幅が大きくなるほど大きくなるという
特性を有する。
作（回転）速度との関係は、図１２に示すようになる。
すなわち、回転速度は、振動体の共振周波数をピークと
して、高周波数側にはなだらかに低下し、低周波数側に
は急激に低下するという特性を有する。また、回転速度
は、駆動信号の振幅が大きくなるほど大きくなるという
特性を有する。
【０００４】ところで、周波数を変化させて速度を制御
する（以下、周波数速度制御という）場合は、入力電圧
に対して比較的細かい周波数分解能が得られるＶＣＯ
（電圧制御発振器）が用いられる場合が多い。但し、コ
スト面からは、ＶＣＯのようなアナログ回路を用いず
に、デジタル回路（ゲートアレイ）を用いた方が好まし
い。ところが、ゲートアレイを用いる場合は、クロック
信号の周波数によって駆動信号の周波数が決まり、その
クロック周波数には限界があるため、ＶＣＯほど周波数
分解能が上げられず、その結果、振動波駆動装置の速度
を段階的にしか制御できず、速度ムラが大きくなり易い
という欠点がある。
する（以下、周波数速度制御という）場合は、入力電圧
に対して比較的細かい周波数分解能が得られるＶＣＯ
（電圧制御発振器）が用いられる場合が多い。但し、コ
スト面からは、ＶＣＯのようなアナログ回路を用いず
に、デジタル回路（ゲートアレイ）を用いた方が好まし
い。ところが、ゲートアレイを用いる場合は、クロック
信号の周波数によって駆動信号の周波数が決まり、その
クロック周波数には限界があるため、ＶＣＯほど周波数
分解能が上げられず、その結果、振動波駆動装置の速度
を段階的にしか制御できず、速度ムラが大きくなり易い
という欠点がある。
【０００５】一方、振幅を変化させて速度を制御する
（以下、振幅速度制御という）場合は、デジタル回路に
よる周波数速度制御に比べれば速度ムラの少ない制御を
行うことができる。但し、振幅速度制御により正確な速
度制御を行うためには、駆動周波数を共振周波数より高
くかつ共振周波数に近い周波数に常時設定しておく必要
があるが、共振周波数は温度等の環境や負荷の変化によ
って変動するため、正確な速度制御が難しいという欠点
がある。
（以下、振幅速度制御という）場合は、デジタル回路に
よる周波数速度制御に比べれば速度ムラの少ない制御を
行うことができる。但し、振幅速度制御により正確な速
度制御を行うためには、駆動周波数を共振周波数より高
くかつ共振周波数に近い周波数に常時設定しておく必要
があるが、共振周波数は温度等の環境や負荷の変化によ
って変動するため、正確な速度制御が難しいという欠点
がある。
【０００６】そこで、例えば、（１）特開平３−２３９
１６８号公報や特開平４−２２２４７６号公報には、振
動波駆動装置の振動周波数を検出して駆動信号の周波数
が常に共振周波数の近傍となるように制御する一方、動
作速度については実際の動作速度を検出しながら目標速
度との差を小さくするように駆動信号の振幅を変化させ
る手法が提案されている。また、（２）特開平６−２３
７５８４号公報には、起動時に周波数のみを変化させて
動作速度を目標速度に近づけ、その後駆動信号の振幅の
みを制御して動作速度を制御する手法が提案されてい
る。これら公報記載の手法によれば、デジタル回路にお
いて速度ムラの少ない制御を行うことが可能である。
１６８号公報や特開平４−２２２４７６号公報には、振
動波駆動装置の振動周波数を検出して駆動信号の周波数
が常に共振周波数の近傍となるように制御する一方、動
作速度については実際の動作速度を検出しながら目標速
度との差を小さくするように駆動信号の振幅を変化させ
る手法が提案されている。また、（２）特開平６−２３
７５８４号公報には、起動時に周波数のみを変化させて
動作速度を目標速度に近づけ、その後駆動信号の振幅の
みを制御して動作速度を制御する手法が提案されてい
る。これら公報記載の手法によれば、デジタル回路にお
いて速度ムラの少ない制御を行うことが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）の手法では、動作速度を検出する手段のほかに振
動周波数が共振周波数近傍であるかどうかを検出する手
段が必要となるためコスト高になり易いという問題があ
る。
（１）の手法では、動作速度を検出する手段のほかに振
動周波数が共振周波数近傍であるかどうかを検出する手
段が必要となるためコスト高になり易いという問題があ
る。
【０００８】また、上記（２）の手法では、周波数速度
制御と振幅速度制御とを切り換える必要があるため、制
御が複雑になったり切換え時に駆動装置の動作が不安定
になったりするという問題がある。さらに、上記（２）
の手法では、実速度が目標速度に近付いた時点で駆動周
波数を固定してしまうため、前述のような振動体の共振
点の変動に対処できないという問題もある。
制御と振幅速度制御とを切り換える必要があるため、制
御が複雑になったり切換え時に駆動装置の動作が不安定
になったりするという問題がある。さらに、上記（２）
の手法では、実速度が目標速度に近付いた時点で駆動周
波数を固定してしまうため、前述のような振動体の共振
点の変動に対処できないという問題もある。
【０００９】そこで、本発明の第１の目的は、簡単かつ
安価に構成でき、デジタル回路を用いた場合でも速度ム
ラを小さくでき、さらに制御の切換えによる不安定動作
を防止できるように振動波駆動装置の制御装置を提供す
ることにある。
安価に構成でき、デジタル回路を用いた場合でも速度ム
ラを小さくでき、さらに制御の切換えによる不安定動作
を防止できるように振動波駆動装置の制御装置を提供す
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願第１の発明では、振動波駆動装置の駆動信号
の周波数を変化させて振動波駆動装置の動作速度を制御
する周波数速度制御と、駆動信号の振幅を変化させて振
動波駆動装置の動作速度を制御する振幅速度制御とを行
えるようにした振動波駆動装置の制御装置において、周
波数速度制御および振幅速度制御により駆動信号の周波
数および振幅を常に同時に変化させる速度制御手段を設
けている。
めに、本願第１の発明では、振動波駆動装置の駆動信号
の周波数を変化させて振動波駆動装置の動作速度を制御
する周波数速度制御と、駆動信号の振幅を変化させて振
動波駆動装置の動作速度を制御する振幅速度制御とを行
えるようにした振動波駆動装置の制御装置において、周
波数速度制御および振幅速度制御により駆動信号の周波
数および振幅を常に同時に変化させる速度制御手段を設
けている。
【００１１】すなわち、周波数速度制御および振幅速度
制御のうち一方を行いながら他方も行うことにより、両
制御の切換えを行う必要をなくし、制御を簡単にすると
ともに、従来のように制御の切換えによって駆動装置の
動作が不安定になるのを防止している。
制御のうち一方を行いながら他方も行うことにより、両
制御の切換えを行う必要をなくし、制御を簡単にすると
ともに、従来のように制御の切換えによって駆動装置の
動作が不安定になるのを防止している。
【００１２】ここで、２つの速度制御を同時に行う場合
において、振動波駆動装置の実速度と目標速度との速度
差に応じて両速度制御の重み付けを変化させるのが望ま
しい。具体的には、上記速度差が所定範囲内であるとき
は振幅速度制御を主として行い、細かな速度制御によっ
て速度ムラを少なくし、上記速度差が所定範囲を超えて
いるときは周波数速度制御を主として行い、大まかな速
度制御によって実速度を迅速に目標速度に近づけるよう
にするのが望ましい。
において、振動波駆動装置の実速度と目標速度との速度
差に応じて両速度制御の重み付けを変化させるのが望ま
しい。具体的には、上記速度差が所定範囲内であるとき
は振幅速度制御を主として行い、細かな速度制御によっ
て速度ムラを少なくし、上記速度差が所定範囲を超えて
いるときは周波数速度制御を主として行い、大まかな速
度制御によって実速度を迅速に目標速度に近づけるよう
にするのが望ましい。
【００１３】なお、上記のような重み付け制御を実現す
るために、周波数速度制御による制御量を、速度差が所
定範囲内であるときは小さく、速度差が所定範囲を超え
ているときは大きくし、振幅速度制御による制御量を、
速度差が所定範囲内であるときは大きく、速度差が所定
範囲を超えているときは小さくすることが望ましい。ま
た、速度制御手段は、周波数速度制御および振幅速度制
御による制御量を予め設定したテーブルを用いて決定し
たり、ソフトウェアを用いて決定したり、ファジイ推論
を用いて決定したりしてもよい。
るために、周波数速度制御による制御量を、速度差が所
定範囲内であるときは小さく、速度差が所定範囲を超え
ているときは大きくし、振幅速度制御による制御量を、
速度差が所定範囲内であるときは大きく、速度差が所定
範囲を超えているときは小さくすることが望ましい。ま
た、速度制御手段は、周波数速度制御および振幅速度制
御による制御量を予め設定したテーブルを用いて決定し
たり、ソフトウェアを用いて決定したり、ファジイ推論
を用いて決定したりしてもよい。
【００１４】また、駆動信号がパルス発生器で出力され
たパルス信号を昇圧した信号である場合に、速度制御手
段に、周波数速度制御によりパルス発生器に入力される
パルス信号の周波数データを変化させ、振幅速度制御に
よりパルス発生器に入力されるパルス信号のパルス幅デ
ータを変化させるようにして、本発明をデジタル回路に
適用できるようにするのが望ましい。
たパルス信号を昇圧した信号である場合に、速度制御手
段に、周波数速度制御によりパルス発生器に入力される
パルス信号の周波数データを変化させ、振幅速度制御に
よりパルス発生器に入力されるパルス信号のパルス幅デ
ータを変化させるようにして、本発明をデジタル回路に
適用できるようにするのが望ましい。
【００１５】さらに、本願第２の発明では、上記振幅速
度制御に代えて、（２つの）駆動信号の位相差を変化さ
せて振動波駆動装置の動作速度を制御する位相差速度制
御を行えるようにし、周波数速度制御および位相差速度
制御により駆動信号の周波数および位相差を常に同時に
変化させる速度制御手段を設けて、第１の発明と同様の
効果が得られるようにしている。
度制御に代えて、（２つの）駆動信号の位相差を変化さ
せて振動波駆動装置の動作速度を制御する位相差速度制
御を行えるようにし、周波数速度制御および位相差速度
制御により駆動信号の周波数および位相差を常に同時に
変化させる速度制御手段を設けて、第１の発明と同様の
効果が得られるようにしている。
【００１６】なお、駆動信号がパルス発生器で出力され
た位相の異なる２つのパルス信号を昇圧した２相の信号
である場合に、速度制御手段に、周波数速度制御により
パルス発生器に入力されるパルス信号の周波数データを
変化させ、位相差速度制御によりパルス発生器に入力さ
れるパルス信号の位相差データを変化させるようにし
て、本発明をデジタル回路に適用できるようにするのが
望ましい。
た位相の異なる２つのパルス信号を昇圧した２相の信号
である場合に、速度制御手段に、周波数速度制御により
パルス発生器に入力されるパルス信号の周波数データを
変化させ、位相差速度制御によりパルス発生器に入力さ
れるパルス信号の位相差データを変化させるようにし
て、本発明をデジタル回路に適用できるようにするのが
望ましい。
【００１７】
（第１実施形態）図１は本発明の第１の実施形態である
振動波モータ（振動波駆動装置）の制御装置の構成を示
すブロック図である。
振動波モータ（振動波駆動装置）の制御装置の構成を示
すブロック図である。
【００１８】図１において、１はパルス発生器であり、
入力される周波数データとパルス幅データに応じたパル
スを２相出力する。これら２相のパルスは９０°の位相
差をもって出力される。パルス発生器１は回路にかかる
コストを安くするためにすべてデジタル回路により構成
されている。ここで、パルス発生器１の構成および動作
を図２を用いて説明する。
入力される周波数データとパルス幅データに応じたパル
スを２相出力する。これら２相のパルスは９０°の位相
差をもって出力される。パルス発生器１は回路にかかる
コストを安くするためにすべてデジタル回路により構成
されている。ここで、パルス発生器１の構成および動作
を図２を用いて説明する。
【００１９】図２は、パルス発生器１の内部回路を示す
ブロック図である。この図において８は駆動パルスの周
期を決めるための１０ビットのカウンタであり、ダウン
カウントのみを行う。このカウンタ８では、カウント値
が０となったときにキャリー出力がハイレベルとなる。
キャリー出力がロード入力に接続されているので、カウ
ンタ８は駆動周波数データを周期としたリングカウンタ
となる。
ブロック図である。この図において８は駆動パルスの周
期を決めるための１０ビットのカウンタであり、ダウン
カウントのみを行う。このカウンタ８では、カウント値
が０となったときにキャリー出力がハイレベルとなる。
キャリー出力がロード入力に接続されているので、カウ
ンタ８は駆動周波数データを周期としたリングカウンタ
となる。
【００２０】９ａおよび９ｂは駆動パルスのパルス幅を
決定するための９ビットのカウンタであり、ダウンカウ
ンタのみを行う。これらカウンタ９ａ，９ｂでは、ロー
ド入力がハイレベルになるとパルス幅データをロード
し、カウント値が０となったときにキャリー出力がハイ
レベルとなる。なお、カウンタ９ａがＡ相駆動用、カウ
ンタ９ｂがＢ相駆動用である。
決定するための９ビットのカウンタであり、ダウンカウ
ンタのみを行う。これらカウンタ９ａ，９ｂでは、ロー
ド入力がハイレベルになるとパルス幅データをロード
し、カウント値が０となったときにキャリー出力がハイ
レベルとなる。なお、カウンタ９ａがＡ相駆動用、カウ
ンタ９ｂがＢ相駆動用である。
【００２１】１０は１０ビットイコールコンパレータで
あり、カウンタ８のカウント値と、周波数データを２ビ
ット右にシフトした値とが一致したとき、すなわちカウ
ンタ８が周波数データの４分の１をカウントした時に出
力がハイレベルとなる。
あり、カウンタ８のカウント値と、周波数データを２ビ
ット右にシフトした値とが一致したとき、すなわちカウ
ンタ８が周波数データの４分の１をカウントした時に出
力がハイレベルとなる。
【００２２】１１ａおよび１１ｂはＲＳフリップフロッ
プであり、駆動パルスの立ち上がりをＳ入力、立ち下が
りをＲ入力で決められるように構成されている。ＲＳフ
リップフロップ１１ａはＡ相用であり、カウンタ８のキ
ャリー出力で立ち上がり、カウンタ９ａのキャリー出力
で立ち下がる。すなわち周波数データを周期として、パ
ルス幅データに応じた時間だけハイレベルとなるパルス
を出力する。
プであり、駆動パルスの立ち上がりをＳ入力、立ち下が
りをＲ入力で決められるように構成されている。ＲＳフ
リップフロップ１１ａはＡ相用であり、カウンタ８のキ
ャリー出力で立ち上がり、カウンタ９ａのキャリー出力
で立ち下がる。すなわち周波数データを周期として、パ
ルス幅データに応じた時間だけハイレベルとなるパルス
を出力する。
【００２３】ＲＳフリップフロップ１１ｂはＢ相用であ
り、イコールコンパレータ１０の出力がハイレベルにな
ったときに立ち上がり、カウンタ９ｂのキャリー出力で
立ち下がる。この結果、ＲＳフリップフロップ１１ｂ
は、周波数とパルス幅はＡ相と同じであるが、９０°時
間的に位相差をもつパルスを出力する。本説明において
周波数データとは駆動パルス周期の指令値であるので、
実際の周波数は周波数データの逆数に比例した値とな
る。
り、イコールコンパレータ１０の出力がハイレベルにな
ったときに立ち上がり、カウンタ９ｂのキャリー出力で
立ち下がる。この結果、ＲＳフリップフロップ１１ｂ
は、周波数とパルス幅はＡ相と同じであるが、９０°時
間的に位相差をもつパルスを出力する。本説明において
周波数データとは駆動パルス周期の指令値であるので、
実際の周波数は周波数データの逆数に比例した値とな
る。
【００２４】なお、本実施形態では、説明を簡単にする
ためにＡ相とＢ相の位相差は常に同じで振動波モータの
回転方向は１方向のみとしているが、モータを両方回転
させる場合は不図示のセレクタを用いて回転方向に応じ
てＲＳフリップフロップ１１ａ，１１ｂの出力を入れ替
えればよい。
ためにＡ相とＢ相の位相差は常に同じで振動波モータの
回転方向は１方向のみとしているが、モータを両方回転
させる場合は不図示のセレクタを用いて回転方向に応じ
てＲＳフリップフロップ１１ａ，１１ｂの出力を入れ替
えればよい。
【００２５】図１における２は昇圧手段であり、例えば
図３に示すような回路構成を有する。昇圧手段３では、
パルス発生器１で出力されたパルスの周波数で、そのパ
ルス幅に応じた電圧に昇圧される。
図３に示すような回路構成を有する。昇圧手段３では、
パルス発生器１で出力されたパルスの周波数で、そのパ
ルス幅に応じた電圧に昇圧される。
【００２６】図１の３は進行波型の振動波モータであ
り、位置的に１／４λだけずらして配置されている圧電
素子（図示せず）に昇圧手段３で昇圧された２相の交流
電圧が印加される。
り、位置的に１／４λだけずらして配置されている圧電
素子（図示せず）に昇圧手段３で昇圧された２相の交流
電圧が印加される。
【００２７】図１の４は振動波モータの回転を検出する
エンコーダであり、振動波モータ３の出力軸をエンコー
ダ４の軸に取り付けることにより上記回転を検出する。
エンコーダ４からは振動波モータ３の回転に応じたパル
スが出力される。エンコーダ４からのパルスは速度差検
出器５に入力される。
エンコーダであり、振動波モータ３の出力軸をエンコー
ダ４の軸に取り付けることにより上記回転を検出する。
エンコーダ４からは振動波モータ３の回転に応じたパル
スが出力される。エンコーダ４からのパルスは速度差検
出器５に入力される。
【００２８】速度差検出器５では、エンコーダ４からの
パルスの周期と目標とするパルス周期の差を検出してい
る。出力値はパルス周期により検出するので、駆動速度
の逆数と目標速度の逆数の差に比例した数値になる。
パルスの周期と目標とするパルス周期の差を検出してい
る。出力値はパルス周期により検出するので、駆動速度
の逆数と目標速度の逆数の差に比例した数値になる。
【００２９】図４に速度差検出器の回路構成を表すブロ
ック図を示す。図４において１３は立ち上がりエッジを
検出するブロックであり、エンコーダパルスの立ち上が
りエッジが入るとクロックの１周期の間ハイレベルとな
るような信号が出力される。立ち上がりエッジ検出１３
は図示しないフリップフロップやアンドゲートなどで構
成される。１４は８ビットダウンカウンタであり、ロー
ド入力がハイレベルとなると目標とするエンコーダパル
スの周期に相当する目標速度データをロードする。デー
タ入力がローレベルの時は１ずつカウントダウンされ、
次のエンコーダパルスの立ち上がりエッジまでの時間を
カウントする。
ック図を示す。図４において１３は立ち上がりエッジを
検出するブロックであり、エンコーダパルスの立ち上が
りエッジが入るとクロックの１周期の間ハイレベルとな
るような信号が出力される。立ち上がりエッジ検出１３
は図示しないフリップフロップやアンドゲートなどで構
成される。１４は８ビットダウンカウンタであり、ロー
ド入力がハイレベルとなると目標とするエンコーダパル
スの周期に相当する目標速度データをロードする。デー
タ入力がローレベルの時は１ずつカウントダウンされ、
次のエンコーダパルスの立ち上がりエッジまでの時間を
カウントする。
【００３０】１５はイネーブル付きのレジスタであり、
イネーブル入力がハイレベルの時に８ビットの入力（Ｄ
［７．．０］）がレジスタに書き込まれ、イネーブル入
力がローレベルの時はレジスタの値が保持されるような
構成になっている。
イネーブル入力がハイレベルの時に８ビットの入力（Ｄ
［７．．０］）がレジスタに書き込まれ、イネーブル入
力がローレベルの時はレジスタの値が保持されるような
構成になっている。
【００３１】図４のような構成により、エンコーダパル
ス入力がローレベルからハイレベルになったときに８ビ
ットダウンカウンタ１４値がレジスタ１５に書き込まれ
ると同時に８ビットダウンカウンタ１４のデータがロー
ドされる。すなわち、エンコーダパルスの周期と目標周
期の差をクロックでカウントした値が常にレジスタ１５
に更新されることになる。
ス入力がローレベルからハイレベルになったときに８ビ
ットダウンカウンタ１４値がレジスタ１５に書き込まれ
ると同時に８ビットダウンカウンタ１４のデータがロー
ドされる。すなわち、エンコーダパルスの周期と目標周
期の差をクロックでカウントした値が常にレジスタ１５
に更新されることになる。
【００３２】図１の６ａは周波数制御用メモリ、６ｂは
パルス幅制御用メモリであり、それぞれ速度差検出器５
の検出結果がアドレスとして入力され、入力された情報
に応じてそれに対応するデータを出力する。各メモリ６
ａ，６ｂには、入力される速度（エンコーダのパルス周
期）に対して周波数（メモリ６ａ）、パルス幅（メモリ
６ｂ）をどのように制御するかの情報が予め書き込まれ
ている。
パルス幅制御用メモリであり、それぞれ速度差検出器５
の検出結果がアドレスとして入力され、入力された情報
に応じてそれに対応するデータを出力する。各メモリ６
ａ，６ｂには、入力される速度（エンコーダのパルス周
期）に対して周波数（メモリ６ａ）、パルス幅（メモリ
６ｂ）をどのように制御するかの情報が予め書き込まれ
ている。
【００３３】図１の７ａは周波数制御用加算器（アダ
ー）、７ｂはパルス幅制御用加算器（アダー）である。
加算器７ａ，７ｂにはともに振動波モータ３の駆動がオ
フになっている間は予め設定されている初期値（保持情
報）が保持されている。振動波モータ３の駆動がオンに
なると、加算器７ａは周波数制御用のメモリ６ａから入
力される情報をある一定間隔ごとに保持情報に加算して
加算結果保持し、ある一定間隔ごとに保持情報に加算し
て加算結果を保持する構成になっている。
ー）、７ｂはパルス幅制御用加算器（アダー）である。
加算器７ａ，７ｂにはともに振動波モータ３の駆動がオ
フになっている間は予め設定されている初期値（保持情
報）が保持されている。振動波モータ３の駆動がオンに
なると、加算器７ａは周波数制御用のメモリ６ａから入
力される情報をある一定間隔ごとに保持情報に加算して
加算結果保持し、ある一定間隔ごとに保持情報に加算し
て加算結果を保持する構成になっている。
【００３４】加算器７ａ，７ｂの出力は周波数データお
よびパルス幅データとしてパルス発生器１に入力され
る。加算器７ａ，７ｂは１６ビットで構成されており、
周波数制御用加算器７ａは加算結果の上位１０ビット
を、パルス幅制御用加算器７ｂは加算結果の上位８ビッ
トをそれぞれパルス発生器１に出力している。このこと
により、周波数やパルス幅が急激に変化することがない
ようになっている。
よびパルス幅データとしてパルス発生器１に入力され
る。加算器７ａ，７ｂは１６ビットで構成されており、
周波数制御用加算器７ａは加算結果の上位１０ビット
を、パルス幅制御用加算器７ｂは加算結果の上位８ビッ
トをそれぞれパルス発生器１に出力している。このこと
により、周波数やパルス幅が急激に変化することがない
ようになっている。
【００３５】以上説明したような構成で振動波モータ３
の速度を制御するのであるが、制御をどのように行うか
はメモリ６ａ，６ｂに書き込まれた情報に基づいて行わ
れる。以下、具体的な制御方法を詳細に説明する。
の速度を制御するのであるが、制御をどのように行うか
はメモリ６ａ，６ｂに書き込まれた情報に基づいて行わ
れる。以下、具体的な制御方法を詳細に説明する。
【００３６】図５は周波数制御用のメモリ６ａに書き込
まれる情報をプロットした図である。メモリ６ａとして
は、アドレスが８ビット、データも８ビットのものを用
いている。図５において横軸はメモリ６ａのアドレスす
なわち速度差検出器５から得られる値であり、符号付き
で表している。縦軸はメモリ６ａに記憶されているデー
タ、すなわち周波数の加算量であり、符号付きで表して
いる。例えば、振動波モータ３の１回転あたりのパルス
数が３６００のエンコーダ４で１０ｓ-1を目標速度する
制御を行う場合、速度差検出器５のクロックを３．６Ｍ
Ｈｚとすると、目標速度データは以下の式（１）により
１００という値が得られる。
まれる情報をプロットした図である。メモリ６ａとして
は、アドレスが８ビット、データも８ビットのものを用
いている。図５において横軸はメモリ６ａのアドレスす
なわち速度差検出器５から得られる値であり、符号付き
で表している。縦軸はメモリ６ａに記憶されているデー
タ、すなわち周波数の加算量であり、符号付きで表して
いる。例えば、振動波モータ３の１回転あたりのパルス
数が３６００のエンコーダ４で１０ｓ-1を目標速度する
制御を行う場合、速度差検出器５のクロックを３．６Ｍ
Ｈｚとすると、目標速度データは以下の式（１）により
１００という値が得られる。
【００３７】
３．６［ＭＨｚ］／（１０［ｓ-1］×３６００［ｐ／ｒ］＝１００…（１）
よって、速度差検出器５には目標速度データとして１０
０が入力される。振動波モータ３の駆動速度が目標より
も遅いときは、速度検出器５でのダウンカウントが１０
０よりも多く行われるので、メモリ６ａからは０よりも
小さい値（負の値）が出力される。一方、駆動速度が目
標速度よりも速いときはメモリ６ａからは０より大きい
値（正の値）が出力される。
０が入力される。振動波モータ３の駆動速度が目標より
も遅いときは、速度検出器５でのダウンカウントが１０
０よりも多く行われるので、メモリ６ａからは０よりも
小さい値（負の値）が出力される。一方、駆動速度が目
標速度よりも速いときはメモリ６ａからは０より大きい
値（正の値）が出力される。
【００３８】このことより、アドレスが負の値のときは
駆動速度が目標速度よりも遅い時であるから、駆動周波
数を小さくする方向すなわちデータを正の値に設定すれ
ば目標速度に速度制御される。また、アドレスが正の値
のときは駆動速度が目標速度よりも速い時であるから、
データは負の値となるように設定すれば目標速度に制御
される。
駆動速度が目標速度よりも遅い時であるから、駆動周波
数を小さくする方向すなわちデータを正の値に設定すれ
ば目標速度に速度制御される。また、アドレスが正の値
のときは駆動速度が目標速度よりも速い時であるから、
データは負の値となるように設定すれば目標速度に制御
される。
【００３９】図５においてＡの領域はアドレスが−５０
すなわち次式（２）により求められる速度６．６ｓ-1よ
りも速い駆動速度が検出されたときの領域である。
すなわち次式（２）により求められる速度６．６ｓ-1よ
りも速い駆動速度が検出されたときの領域である。
【００４０】
３．６［ＭＨｚ］／（（１００＋５０）×３６００［ｐ／ｒ］）
＝６．６［ｓ-1］…（２）
図５において、Ａの領域では１００という一定のデータ
が出力される。Ｂの領域はアドレスが−５０から−２
０、すなわち前述の式（２）を用いれば、６．６ｓ-1か
ら８．３ｓ-1の間駆動速度が検出されたときの領域であ
る。この場合は図５で示されるように、検出されたエン
コーダパルス周期の差に比例したデータが出力される。
Ｃの領域は８．３ｓ-1から１２．５ｓ-1の間の駆動速度
が検出されたときの領域である。
が出力される。Ｂの領域はアドレスが−５０から−２
０、すなわち前述の式（２）を用いれば、６．６ｓ-1か
ら８．３ｓ-1の間駆動速度が検出されたときの領域であ
る。この場合は図５で示されるように、検出されたエン
コーダパルス周期の差に比例したデータが出力される。
Ｃの領域は８．３ｓ-1から１２．５ｓ-1の間の駆動速度
が検出されたときの領域である。
【００４１】この場合も、Ｂの領域と同様に、検出され
たエンコーダパルス周期の差に比例したデータが出力さ
れるが、Ｂの領域よりもデータの変化率は小さくなって
いる。同様に、Ｄの領域（１２．５ｓ-1から２０ｓ-1）
ではデータの変化率がＣの領域よりも大きくなってお
り、Ｅの領域（２０ｓ-1よりも遅い時）では−１００と
いう一定の値がデータとして出力される。
たエンコーダパルス周期の差に比例したデータが出力さ
れるが、Ｂの領域よりもデータの変化率は小さくなって
いる。同様に、Ｄの領域（１２．５ｓ-1から２０ｓ-1）
ではデータの変化率がＣの領域よりも大きくなってお
り、Ｅの領域（２０ｓ-1よりも遅い時）では−１００と
いう一定の値がデータとして出力される。
【００４２】上述のように、領域に応じてデータの変化
率を変化させることによって、目標速度と検出された駆
動速度との速度差がある範囲（ＡとＥの領域）を超えた
ときは、振動波モータ３の動作が不安定にならない程度
でなるべく大きなデータの値で制御され、速度差が上記
範囲内ではあるがその速度差が比較的大きいとき（Ｂと
Ｄの領域にあるときは）は、速度差に応じて大きく周波
数が変更され、速度差が０に近くなると（Ｃの領域にあ
るとき）、速度差に応じて小さく周波数が変更されるこ
とになる。
率を変化させることによって、目標速度と検出された駆
動速度との速度差がある範囲（ＡとＥの領域）を超えた
ときは、振動波モータ３の動作が不安定にならない程度
でなるべく大きなデータの値で制御され、速度差が上記
範囲内ではあるがその速度差が比較的大きいとき（Ｂと
Ｄの領域にあるときは）は、速度差に応じて大きく周波
数が変更され、速度差が０に近くなると（Ｃの領域にあ
るとき）、速度差に応じて小さく周波数が変更されるこ
とになる。
【００４３】一方、図６はパルス幅制御用のメモリ６ｂ
に書き込まれる情報をプロットした図である。図６も図
５と同様にアドレス（速度情報）を横軸、データ（出
力）を縦軸として表されている。図６において、領域Ａ
〜Ｅは図５の領域と同じ領域を示している。図６のよう
にデータを構成すると、周波数の制御が大きく働くＡ，
Ｂ，ＤおよびＥの領域ではパルス幅制御用のメモリ６ａ
からは一定の小さな値が出力され、周波数の制御があま
り働かないＣの領域では、パルス幅制御用のメモリ６ａ
からの出力は速度差に応じた大きな値が出力されるよう
になる。
に書き込まれる情報をプロットした図である。図６も図
５と同様にアドレス（速度情報）を横軸、データ（出
力）を縦軸として表されている。図６において、領域Ａ
〜Ｅは図５の領域と同じ領域を示している。図６のよう
にデータを構成すると、周波数の制御が大きく働くＡ，
Ｂ，ＤおよびＥの領域ではパルス幅制御用のメモリ６ａ
からは一定の小さな値が出力され、周波数の制御があま
り働かないＣの領域では、パルス幅制御用のメモリ６ａ
からの出力は速度差に応じた大きな値が出力されるよう
になる。
【００４４】以上のように、振動波モータ３の制御を行
うと、振動波モータ３の駆動速度が目標速度に対して離
れているときは周波数の制御が主体となった重み付け速
度制御が行われるため、駆動速度は迅速に目標速度に近
づく。そして、振動波モータ３の駆動速度が目標速度に
近づくと、パルス幅（電圧振幅）の制御が主体となった
重み付け速度制御が行われ、ムラのない細かな速度制御
が行える。
うと、振動波モータ３の駆動速度が目標速度に対して離
れているときは周波数の制御が主体となった重み付け速
度制御が行われるため、駆動速度は迅速に目標速度に近
づく。そして、振動波モータ３の駆動速度が目標速度に
近づくと、パルス幅（電圧振幅）の制御が主体となった
重み付け速度制御が行われ、ムラのない細かな速度制御
が行える。
【００４５】なお、周波数制御およびパルス幅制御は常
に同時に行われているため、従来のような制御の切換に
よるモータの不安定動作を防止することができる。
に同時に行われているため、従来のような制御の切換に
よるモータの不安定動作を防止することができる。
【００４６】また、本実施形態では、図５におけるＡ，
Ｅ領域および図６におけるＡ，Ｂ．Ｄ，Ｅ領域でのデー
タを各アドレスに対して一定の値に設定した場合につい
て説明したが、これら領域のデータをアドレスに応じて
変化させてもよい。
Ｅ領域および図６におけるＡ，Ｂ．Ｄ，Ｅ領域でのデー
タを各アドレスに対して一定の値に設定した場合につい
て説明したが、これら領域のデータをアドレスに応じて
変化させてもよい。
【００４７】（第２実施形態）図７は本発明の第２の実
施形態である振動波モータの制御装置の構成を示すブロ
ック図である。図７はマイクロコンピュータ１６を除い
ては図１と同様の構成となっている。本実施形態は第１
の実施形態でメモリ６ａ，６ｂおよび加算器７ａ，７ｂ
というハードウエアを用いて行っていた制御を、マイク
ロコンピュータ１６によりソフトウエアで制御を行うも
のである。図８は図７のマイクロコンピュータ１６内で
行っている制御の様子を表したフローチャートである。
図８のフローチャートでの定数は、図５と図６で表され
る第１の実施形態と同様な制御となるように設定してあ
る。以下、フローチャートに基づいて説明する。
施形態である振動波モータの制御装置の構成を示すブロ
ック図である。図７はマイクロコンピュータ１６を除い
ては図１と同様の構成となっている。本実施形態は第１
の実施形態でメモリ６ａ，６ｂおよび加算器７ａ，７ｂ
というハードウエアを用いて行っていた制御を、マイク
ロコンピュータ１６によりソフトウエアで制御を行うも
のである。図８は図７のマイクロコンピュータ１６内で
行っている制御の様子を表したフローチャートである。
図８のフローチャートでの定数は、図５と図６で表され
る第１の実施形態と同様な制御となるように設定してあ
る。以下、フローチャートに基づいて説明する。
【００４８】ＳＴＥＰ１では、一定時間ごとに発生する
タイマー割り込みを持つ。そして、割り込みが入るとＳ
ＴＥＰ２へ進む。
タイマー割り込みを持つ。そして、割り込みが入るとＳ
ＴＥＰ２へ進む。
【００４９】ＳＴＥＰ２では、速度差検出器５から得ら
れるエンコーダパルスの周期と目標周期との差に相当す
る値ΔＴを取り込む。
れるエンコーダパルスの周期と目標周期との差に相当す
る値ΔＴを取り込む。
【００５０】ＳＴＥＰ３では、ＳＴＥＰ２で取り込んだ
ΔＴが、−５０より小さいか否かを判断する。ΔＴ＜−
５０の場合はＳＴＥＰ４へ進む。この場合、ＳＴＥＰ２
で取り込まれたΔＴが第１の実施形態の図５および図６
における領域Ａに含まれることになる。
ΔＴが、−５０より小さいか否かを判断する。ΔＴ＜−
５０の場合はＳＴＥＰ４へ進む。この場合、ＳＴＥＰ２
で取り込まれたΔＴが第１の実施形態の図５および図６
における領域Ａに含まれることになる。
【００５１】ＳＴＥＰ４においてＦは周波数データ、Ｐ
はパルス幅データを表し、共に１６ビットの変数であ
る。図５のＡの領域ではデータが常に１００であるの
で、ＳＴＥＰ４では記憶された周波数データに１００が
足される。また、図６のＡの領域ではデータが常に１０
であるので、記憶されたパルス幅データに１０が足され
る。なお、ＳＴＥＰ３でΔＴ≧−５０と判断されたとき
はＳＴＥＰ５に進む。
はパルス幅データを表し、共に１６ビットの変数であ
る。図５のＡの領域ではデータが常に１００であるの
で、ＳＴＥＰ４では記憶された周波数データに１００が
足される。また、図６のＡの領域ではデータが常に１０
であるので、記憶されたパルス幅データに１０が足され
る。なお、ＳＴＥＰ３でΔＴ≧−５０と判断されたとき
はＳＴＥＰ５に進む。
【００５２】ＳＴＥＰ５では、ΔＴが−５０以上−２０
未満か否かを判断する。−５０≦ΔＴ＜−２０の場合は
ＳＴＥＰ６へ進む。この場合はＳＴＥＰ２で取り込まれ
たΔＴが図５および図６におけるＢの領域に含まれる。
図５においてＢの領域では、データは傾きが−３の直線
で表されているので、ＳＴＥＰ６では記憶された周波数
のデータにΔＴ×（−３）が加算される。また、図６の
Ｂの領域では、Ａの領域と同様データが常に１０である
ので、パルス幅データに１０が足される。なお、ΔＴ≧
−２０の場合はＳＴＥＰ７に進む。
未満か否かを判断する。−５０≦ΔＴ＜−２０の場合は
ＳＴＥＰ６へ進む。この場合はＳＴＥＰ２で取り込まれ
たΔＴが図５および図６におけるＢの領域に含まれる。
図５においてＢの領域では、データは傾きが−３の直線
で表されているので、ＳＴＥＰ６では記憶された周波数
のデータにΔＴ×（−３）が加算される。また、図６の
Ｂの領域では、Ａの領域と同様データが常に１０である
ので、パルス幅データに１０が足される。なお、ΔＴ≧
−２０の場合はＳＴＥＰ７に進む。
【００５３】ＳＴＥＰ７ではΔＴが−２０以上２０以下
か否かを判断し、−２０≦ΔＴ≦２０の場合はＳＴＥＰ
８へ進む。この場合はＳＴＥＰ２で取り込まれたΔＴが
図５および図６におけるＣの領域に含まれる。
か否かを判断し、−２０≦ΔＴ≦２０の場合はＳＴＥＰ
８へ進む。この場合はＳＴＥＰ２で取り込まれたΔＴが
図５および図６におけるＣの領域に含まれる。
【００５４】ＳＴＥＰ８では、図５においてＣの領域で
はデータは傾きが−０．５の直線で表されているので、
記憶された周波数のデータにΔＴ×（−０．５）が加算
される。また、図６のＣの領域では、データは傾きが−
４の直線で表されているので、記憶されたパルス幅デー
タにΔＴ×（−４）が加算される。なお、ΔＴ＞２０の
ときはＳＴＥＰ９に進む。
はデータは傾きが−０．５の直線で表されているので、
記憶された周波数のデータにΔＴ×（−０．５）が加算
される。また、図６のＣの領域では、データは傾きが−
４の直線で表されているので、記憶されたパルス幅デー
タにΔＴ×（−４）が加算される。なお、ΔＴ＞２０の
ときはＳＴＥＰ９に進む。
【００５５】ＳＴＥＰ９では、ΔＴが２０より大きく５
０以下か否かを判断し、２０＜ΔＴ≦５０のときはＳＴ
ＥＰ１０へ進む。この場合はＳＴＥＰ２で取り込まれた
ΔＴが図５および図６におけるＤ領域に含まれる。
０以下か否かを判断し、２０＜ΔＴ≦５０のときはＳＴ
ＥＰ１０へ進む。この場合はＳＴＥＰ２で取り込まれた
ΔＴが図５および図６におけるＤ領域に含まれる。
【００５６】図５においてＤの領域では、データは傾き
が−３の直線で表されているので、ＳＴＥＰ１０では記
憶された周波数のデータにΔＴ×（−３）が加算され
る。また、図６のＤの領域では、データは常に−１０で
あるので、記憶されたパルス幅データから１０が差し引
かれる。
が−３の直線で表されているので、ＳＴＥＰ１０では記
憶された周波数のデータにΔＴ×（−３）が加算され
る。また、図６のＤの領域では、データは常に−１０で
あるので、記憶されたパルス幅データから１０が差し引
かれる。
【００５７】ＳＴＥＰ９でΔＴ＞５０と判断した場合
は、ＳＴＥＰ１１に進む。この場合、ＳＴＥＰ２で取り
込まれたΔＴがＥの領域に含まれることになる。図５に
おいてＥの領域では、データは常に−１００であるの
で、記憶された周波数データから１００が差し引かれ
る。また、図６のＥの領域では、データはＤの領域と同
様常に−１０であるので、記憶されたパルス幅データか
ら１０が差し引かれる。
は、ＳＴＥＰ１１に進む。この場合、ＳＴＥＰ２で取り
込まれたΔＴがＥの領域に含まれることになる。図５に
おいてＥの領域では、データは常に−１００であるの
で、記憶された周波数データから１００が差し引かれ
る。また、図６のＥの領域では、データはＤの領域と同
様常に−１０であるので、記憶されたパルス幅データか
ら１０が差し引かれる。
【００５８】上述したようなステップを経てパルス幅の
データＰおよび周波数のデータＦが決定される。ＳＴＥ
Ｐ１２では、図１２の加算器７ａ，７ｂと同様に、周波
数データについては１６ビットのうち上位１０ビット
が、パルス幅データについては１６ビットのうち上位８
ビットがパルス発生器１へ出力される。
データＰおよび周波数のデータＦが決定される。ＳＴＥ
Ｐ１２では、図１２の加算器７ａ，７ｂと同様に、周波
数データについては１６ビットのうち上位１０ビット
が、パルス幅データについては１６ビットのうち上位８
ビットがパルス発生器１へ出力される。
【００５９】ＳＴＥＰ１３で割り込みが終了し、次のタ
イマー割り込みを待つ。
イマー割り込みを待つ。
【００６０】上述したような手順により振動波モータの
制御を行うと、本発明の第１の実施形態と同様な効果が
ソフトウエアによっても実現することができる。
制御を行うと、本発明の第１の実施形態と同様な効果が
ソフトウエアによっても実現することができる。
【００６１】（第３実施形態）図９は本発明の第３の実
施形態である振動波モータの制御装置の構成を示すブロ
ック図である。図９においてファジィコントローラ１７
以外は本発明の第１の実施形態である図１と同様な構成
になっている。図９において、ファジィコントローラ１
７はソフトウエアおよびハードウエアのどちらによって
構成されていてもよい。以下、ファジィコントローラの
働きについて説明する。
施形態である振動波モータの制御装置の構成を示すブロ
ック図である。図９においてファジィコントローラ１７
以外は本発明の第１の実施形態である図１と同様な構成
になっている。図９において、ファジィコントローラ１
７はソフトウエアおよびハードウエアのどちらによって
構成されていてもよい。以下、ファジィコントローラの
働きについて説明する。
【００６２】ファジィコントローラは、周知のように、
入力される情報に対して人間の思考のような曖昧さを持
って分析し、その結果得られた値を出力するコントロー
ラである。本実施形態においてはファジィコントローラ
１７に対する入力としては速度差検出器５から得られる
データと目標速度データの２入力とする。また、出力デ
ータは周波数とパルス幅のそれぞれの加算器７ａ，７ｂ
に出力されるデータとする。
入力される情報に対して人間の思考のような曖昧さを持
って分析し、その結果得られた値を出力するコントロー
ラである。本実施形態においてはファジィコントローラ
１７に対する入力としては速度差検出器５から得られる
データと目標速度データの２入力とする。また、出力デ
ータは周波数とパルス幅のそれぞれの加算器７ａ，７ｂ
に出力されるデータとする。
【００６３】ファジィコントローラを行うにはいくつか
のｉｆ−ｔｈｅｎルールを設定する必要がある。振動波
モータ３は図１２に示したように回転速度のピークを過
ぎると急激に回転速度が小さくなるという特性があり、
振動波モータ３の目標速度が大きい場合に、周波数を大
きく変化させると駆動状態が不安定になる。よって、目
標速度が速い場合には周波数の変化をあまり大きくしな
いようにする必要がある。また、目標速度が遅い場合は
周波数に対する速度の勾配がなだらかになるため、周波
数制御である程度はなめらかな速度制御が可能となり、
パルス幅の制御をそれほど働かせなくてもよい。
のｉｆ−ｔｈｅｎルールを設定する必要がある。振動波
モータ３は図１２に示したように回転速度のピークを過
ぎると急激に回転速度が小さくなるという特性があり、
振動波モータ３の目標速度が大きい場合に、周波数を大
きく変化させると駆動状態が不安定になる。よって、目
標速度が速い場合には周波数の変化をあまり大きくしな
いようにする必要がある。また、目標速度が遅い場合は
周波数に対する速度の勾配がなだらかになるため、周波
数制御である程度はなめらかな速度制御が可能となり、
パルス幅の制御をそれほど働かせなくてもよい。
【００６４】上述した本発明の第１および第２の実施形
態では１０ｓ-1の目標速度に対する制御を目的としてい
る。このため、目標速度が違う場合はより最適なフィー
ドバックゲインを設定する必要がある。本実施形態では
ファジィコントロール１７を用いて第１，第２の実施形
態に関するルールと目標速度に対するルールの両方を設
定するようにし、幅広い速度に対応した制御を行うこと
を目的としている。
態では１０ｓ-1の目標速度に対する制御を目的としてい
る。このため、目標速度が違う場合はより最適なフィー
ドバックゲインを設定する必要がある。本実施形態では
ファジィコントロール１７を用いて第１，第２の実施形
態に関するルールと目標速度に対するルールの両方を設
定するようにし、幅広い速度に対応した制御を行うこと
を目的としている。
【００６５】本発明における制御方法を実現するため
に、以下のようなルールを設定する。
に、以下のようなルールを設定する。
【００６６】
【表１】
【００６７】上記の表は目標速度と速度差入力に対する
周波数とパルス幅の変化のさせ方を表したものである。
速度差の入力状態として「負に大」「負に小」「ほぼ
０」「正に小」「正に大」の５つの状態を設定した。ま
た、目標速度としては「速い」「遅い」の２つの状態を
設定した。表の２段になっている部分は出力であり、上
段が周波数制御用加算器７ａに対する出力、下段がパル
ス幅制御用加算器７ｂに対する出力である。出力の状態
は「大きく減らす」「減らす」「小さく減らす」「変え
ない」「小さく増やす」「増やす」「大きく増やす」の
７つの状態を設定した。上記表において例えば、速度入
力が負に小と、目標速度が速いの交差する部分は、「も
し、速度差入力が負に小さく、目標速度が速いならば周
波数データを小さく増やし、パルス幅データを大きく増
やす。」というｉｆ−ｔｈｅｎが表されている。
周波数とパルス幅の変化のさせ方を表したものである。
速度差の入力状態として「負に大」「負に小」「ほぼ
０」「正に小」「正に大」の５つの状態を設定した。ま
た、目標速度としては「速い」「遅い」の２つの状態を
設定した。表の２段になっている部分は出力であり、上
段が周波数制御用加算器７ａに対する出力、下段がパル
ス幅制御用加算器７ｂに対する出力である。出力の状態
は「大きく減らす」「減らす」「小さく減らす」「変え
ない」「小さく増やす」「増やす」「大きく増やす」の
７つの状態を設定した。上記表において例えば、速度入
力が負に小と、目標速度が速いの交差する部分は、「も
し、速度差入力が負に小さく、目標速度が速いならば周
波数データを小さく増やし、パルス幅データを大きく増
やす。」というｉｆ−ｔｈｅｎが表されている。
【００６８】ここで周波数データを増やすとしている
が、パルス発生器１において周波数データは駆動周波数
の周期に相当する値であるので、周波数データを増やす
ということは周波数を下げる、すなわち振動波モータ３
の速度が速くなるように変化させることになる。上記表
によって全ての組み合わせの入力に対するルールを表し
ていることになる。
が、パルス発生器１において周波数データは駆動周波数
の周期に相当する値であるので、周波数データを増やす
ということは周波数を下げる、すなわち振動波モータ３
の速度が速くなるように変化させることになる。上記表
によって全ての組み合わせの入力に対するルールを表し
ていることになる。
【００６９】ファジィ制御を行う場合、入力データおよ
び出力データをどう扱うのかを表したメンバーシップ関
数を定義する必要がある。図１０（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）はそれぞれ速度差入力、目標速度、出力に対する
メンバーシップ関数を示す。速度差入力は５つの状態が
設定されているので、メンバーシップ関数にも５つの状
態が表現されている。
び出力データをどう扱うのかを表したメンバーシップ関
数を定義する必要がある。図１０（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）はそれぞれ速度差入力、目標速度、出力に対する
メンバーシップ関数を示す。速度差入力は５つの状態が
設定されているので、メンバーシップ関数にも５つの状
態が表現されている。
【００７０】図１０（ａ）において、横軸は速度差検出
器５からの入力データであり、縦軸はそれぞれの状態に
対する確からしさを０〜１の数値で表している。例えば
「正に小」とう状態は、入力データが２０の時に最大の
確からしさである１となり、２０を中心として両方向に
小さくなっている。また、「負に大」は入力データが−
２０から−５０にかけて徐々に確からしさが大きくな
り、−５０より小さいときは常に最大の確からしさがで
ある１となるようになっている。
器５からの入力データであり、縦軸はそれぞれの状態に
対する確からしさを０〜１の数値で表している。例えば
「正に小」とう状態は、入力データが２０の時に最大の
確からしさである１となり、２０を中心として両方向に
小さくなっている。また、「負に大」は入力データが−
２０から−５０にかけて徐々に確からしさが大きくな
り、−５０より小さいときは常に最大の確からしさがで
ある１となるようになっている。
【００７１】図１０（ｂ）は目標速度に関するメンバー
シップ関数であり、横軸が目標速度に対するエンコーダ
のパルス周期を速度検出器のクロックで数えたときのデ
ータである。故に、値が小さくなるほど目標速度は速い
ということになる。
シップ関数であり、横軸が目標速度に対するエンコーダ
のパルス周期を速度検出器のクロックで数えたときのデ
ータである。故に、値が小さくなるほど目標速度は速い
ということになる。
【００７２】図１０（ｃ）は出力に関するメンバーシッ
プ関数である。ここでは周波数制御とパルス幅制御のど
ちらもこのメンバーシップ関数を使用する。ただし、状
況によっては周波数制御とパルス幅制御のメンバーシッ
プ関数を独立に設定してもよい。このメンバーシップ関
数は使用するモータの種類および振動波モータにかかる
負荷等に応じて、経験から得たものを曖昧に設定する。
プ関数である。ここでは周波数制御とパルス幅制御のど
ちらもこのメンバーシップ関数を使用する。ただし、状
況によっては周波数制御とパルス幅制御のメンバーシッ
プ関数を独立に設定してもよい。このメンバーシップ関
数は使用するモータの種類および振動波モータにかかる
負荷等に応じて、経験から得たものを曖昧に設定する。
【００７３】次に制御の方法を説明する。ファジィ制御
は入力される情報を設定してルールの入力に対してどの
程度確からしいかを判断し、出力を判断した度合いによ
って重み付けをする。出力は各ルールの重み付けをされ
た出力を重ね合わせ、決定値を求める。以下に１例を用
いて詳しく説明する。
は入力される情報を設定してルールの入力に対してどの
程度確からしいかを判断し、出力を判断した度合いによ
って重み付けをする。出力は各ルールの重み付けをされ
た出力を重ね合わせ、決定値を求める。以下に１例を用
いて詳しく説明する。
【００７４】図１１（ａ）は、設定した周波数制御に関
するルールのうちの１つ「もし、速度差入力が負に大き
く、目標速度が速いときは周波数データを大きく増や
す。」を表したもので、左の２つのグラフが入力に関す
るもの（前件部）のメンバーシップ関数で、右のグラフ
が出力に関するもの（後件部）のメンバーシップ関数で
ある。
するルールのうちの１つ「もし、速度差入力が負に大き
く、目標速度が速いときは周波数データを大きく増や
す。」を表したもので、左の２つのグラフが入力に関す
るもの（前件部）のメンバーシップ関数で、右のグラフ
が出力に関するもの（後件部）のメンバーシップ関数で
ある。
【００７５】まず、前件部に対して入力がどのくらいの
確からしさであるかを求める。ここで、入力された速度
差データが−３０で、目標速度データが１００だったと
する。図１１より速度差入力が−３０の時は「負に大」
は０．３３の度合いで確からしく、目標速度が１００の
時は「速い」は０．５の度合いで確からしいことにな
る。得られた２つの度合いのうち小さい方を後件部の重
み付けに用いる。具体的には０．３３で後件部のメンバ
ーシップ関数をカットした形（後件部の斜線部分）をこ
のルールの推論結果とする。
確からしさであるかを求める。ここで、入力された速度
差データが−３０で、目標速度データが１００だったと
する。図１１より速度差入力が−３０の時は「負に大」
は０．３３の度合いで確からしく、目標速度が１００の
時は「速い」は０．５の度合いで確からしいことにな
る。得られた２つの度合いのうち小さい方を後件部の重
み付けに用いる。具体的には０．３３で後件部のメンバ
ーシップ関数をカットした形（後件部の斜線部分）をこ
のルールの推論結果とする。
【００７６】図１１（ｂ）は別のルール「もし、速度差
入力が負に小さく、目標速度が遅いときは周波数データ
を増やす。」を表したものである。（ａ）と同様に後件
部の斜線部分が推論結果として得られる。このような手
法で、該当する全てのルールに対する推論を行う。
入力が負に小さく、目標速度が遅いときは周波数データ
を増やす。」を表したものである。（ａ）と同様に後件
部の斜線部分が推論結果として得られる。このような手
法で、該当する全てのルールに対する推論を行う。
【００７７】図１１（ｃ）は各ルールの推論結果を重ね
合わせて表示したものである。最終的な周波数加算器７
ａに出力する値は（ｃ）の重心をとることによって求め
る。この例では５８という値が出力される。
合わせて表示したものである。最終的な周波数加算器７
ａに出力する値は（ｃ）の重心をとることによって求め
る。この例では５８という値が出力される。
【００７８】パルス幅制御に関しても同様な手法でパル
ス幅加算器７ｂに出力する値を決定する。そして、決定
した周波数加算器７ａおよびパルス幅加算器７ｂに出力
する値に応じて、振動波モータ３の速度の重み付け制御
が行われる。
ス幅加算器７ｂに出力する値を決定する。そして、決定
した周波数加算器７ａおよびパルス幅加算器７ｂに出力
する値に応じて、振動波モータ３の速度の重み付け制御
が行われる。
【００７９】なお、振動波モータに印加する２相の信号
の位相差を変化させることによってもパルス幅制御と同
様な効果が得られることがわかっているので、本実施形
態のパルス幅制御の代わりに位相差制御を行ってもよ
い。この場合の制御データは、図６に示したパルス幅制
御のデータと同様に設定される。
の位相差を変化させることによってもパルス幅制御と同
様な効果が得られることがわかっているので、本実施形
態のパルス幅制御の代わりに位相差制御を行ってもよ
い。この場合の制御データは、図６に示したパルス幅制
御のデータと同様に設定される。
【００８０】また、本発明は、以上の実施形態および変
形例、またはそれら技術要素を必要に応じて組み合わせ
て用いてもよい。
形例、またはそれら技術要素を必要に応じて組み合わせ
て用いてもよい。
【００８１】（実施形態と請求の範囲との関係）上記実
施形態において、エンコーダ４，速度差検出器５，メモ
リ６ａ，６ｂ，加算器７ａ，７ｂ，マイクロコンピュー
タ１６，ファジィコントローラ１７が請求の範囲にいう
速度制御手段に、パルス発生器１および昇圧手段２が請
求の範囲にいう信号出力手段にそれぞれ相当する。
施形態において、エンコーダ４，速度差検出器５，メモ
リ６ａ，６ｂ，加算器７ａ，７ｂ，マイクロコンピュー
タ１６，ファジィコントローラ１７が請求の範囲にいう
速度制御手段に、パルス発生器１および昇圧手段２が請
求の範囲にいう信号出力手段にそれぞれ相当する。
【００８２】なお、以上が本発明の各構成と実施形態の
各構成の対応関係であるが、本発明はこれら実施形態の
構成に限られるものではなく、請求項に示した機構また
は実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であれば
どのようなものであってもよい。
各構成の対応関係であるが、本発明はこれら実施形態の
構成に限られるものではなく、請求項に示した機構また
は実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であれば
どのようなものであってもよい。
【００８３】
【発明の効果】以上説明したように、本願第１の発明で
は、周波数速度制御および振幅速度制御のうち一方を行
いながら他方も行うようにしている。このため、本発明
を用いれば、従来のように両制御を切換える必要がな
く、制御を簡単に行えるとともに、駆動装置の動作を常
に安定的に制御することができる。
は、周波数速度制御および振幅速度制御のうち一方を行
いながら他方も行うようにしている。このため、本発明
を用いれば、従来のように両制御を切換える必要がな
く、制御を簡単に行えるとともに、駆動装置の動作を常
に安定的に制御することができる。
【００８４】なお、駆動装置の実速度と目標速度との速
度差が所定範囲内であるときは振幅速度制御を主として
行うようにすれば、デジタル回路によって構成した場合
でも、細かな速度制御によって速度ムラを少なくするこ
とができ、また、上記速度差が所定範囲を超えていると
きは周波数速度制御を主として行うようにすれば、大ま
かな速度制御によって実速度を迅速に目標速度に近づけ
ることができる。
度差が所定範囲内であるときは振幅速度制御を主として
行うようにすれば、デジタル回路によって構成した場合
でも、細かな速度制御によって速度ムラを少なくするこ
とができ、また、上記速度差が所定範囲を超えていると
きは周波数速度制御を主として行うようにすれば、大ま
かな速度制御によって実速度を迅速に目標速度に近づけ
ることができる。
【００８５】また、本願第２の発明では、上記振幅速度
制御に代えて位相差速度制御を行うようにしており、こ
の発明によっても第１の発明と同様の効果を得ることが
できる。
制御に代えて位相差速度制御を行うようにしており、こ
の発明によっても第１の発明と同様の効果を得ることが
できる。
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】上記第１実施形態に用いられる振動波モータの
周波数回転数特性を示すグラフ図である。
周波数回転数特性を示すグラフ図である。
【図３】上記第１実施形態の昇圧回路の構成図である。
【図４】上記第１実施形態のパルス発生器のブロック図
である。
である。
【図５】上記第１実施形態の速度検出器のブロック図で
ある。
ある。
【図６】上記第１実施形態の周波数制御用メモリの情報
を表す図である。
を表す図である。
【図７】上記第１実施形態のパルス幅制御用メモリの情
報を表す図である。
報を表す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図９】本発明の第２の実施形態の制御用フローチャー
トである。
トである。
【図１０】本発明の第３の実施形態を示すブロック図で
ある。
ある。
【図１１】本発明の第３の実施形態におけるメンバーシ
ップ関数を示す図である。
ップ関数を示す図である。
【図１２】上記第３実施形態のファジィ制御を示す図で
ある。
ある。
１ パルス発生器
２ 昇圧手段
３ 振動波モータ
４ エンコーダ
５ 速度差検出器
６ａ 周波数制御用メモリ
６ｂ パルス幅制御用メモリ
７ａ 周波数制御用加算器
７ｂ パルス幅制御用加算器
８ １０ビットダウンカウンタ
９ａ，９ｂ ９ビットダウンカウンタ
１０ １０ビットイコールコンパレータ
１１ａ，１１ｂ ＲＳフリップフロップ
１２ ビットシフト
１３ 立ち上がり検出ブロック
１４ ８ビットダウンカウンタ
１５ ビットレジスタ
１６ マイクロコンピュータ
１７ ファジィコントローラ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02N 2/00
Claims (20)
- 【請求項１】 駆動信号の周波数を変化させて振動波駆
動装置の動作速度を制御する周波数速度制御と、前記駆
動信号の振幅を変化させて前記振動波駆動装置の動作速
度を制御する振幅速度制御とを行えるようにした振動波
駆動装置の制御装置において、 前記周波数速度制御および前記振幅速度制御により駆動
信号の周波数および振幅を常に同時に変化させる速度制
御手段を有することを特徴とする振動波駆動装置の制御
装置。 - 【請求項２】 前記速度制御手段は、前記振動波駆動装
置の実速度と目標速度との速度差に応じて、前記周波数
速度制御と前記振幅速度制御の重み付けを変化させるこ
とを特徴とする請求項１に記載の振動波駆動装置の制御
装置。 - 【請求項３】 前記速度制御手段は、前記速度差が所定
範囲内であるときは前記振幅速度制御を主とした重み付
けをし、前記速度差が前記所定範囲を超えているときは
前記周波数速度制御を主とした重み付けをすることを特
徴とする請求項２に記載の振動波駆動装置の制御装置。 - 【請求項４】 前記周波数速度制御による制御量を、前
記速度差が所定範囲内であるときは小さくし、前記速度
差が所定範囲を超えているときは大きくすることを特徴
とする請求項３に記載の振動波駆動装置の制御装置。 - 【請求項５】 前記振幅速度制御による制御量を、前記
速度差が所定範囲内であるときは大きくし、前記速度差
が所定範囲を超えているときは小さくすることを特徴と
する請求項３又は４に記載の振動波駆動装置の制御装
置。 - 【請求項６】 駆動信号の周波数を変化させて振動波駆
動装置の動作速度を制御する周波数速度制御と、前記駆
動信号の振幅を変化させて前記振動波駆動装置の動作速
度を制御する振幅速度制御とを行えるようにした振動波
駆動装置の制御装置において、 前記周波数速度制御および前記振幅速度制御により駆動
信号の周波数および振幅を同時に変化させる速度制御手
段を有しており、 前記速度制御手段は、前記振動波駆動装置の実速度と目
標速度との速度差が所定範囲内であるときは、前記周波
数速度制御による制御量を小さくするとともに前記振幅
速度制御による制御量を大きくし、前記振動波駆動装置
の実速度と目標速度との速度差が所定範囲を超えている
ときは、前記周波数速度制御による制御量を大きくする
とともに前記振幅速度制御による制御量を小さくするこ
とを特徴とする振動波駆動装置の制御装置。 - 【請求項７】 前記速度制御手段は、前記制御量を予め
設定したテーブルを用いて決定することを特徴とする請
求項４から６のいずれかに記載の振動波駆動装置の制御
装置。 - 【請求項８】 前記速度制御手段は、前記制御量をソフ
トウェアを用いて決定することを特徴とする請求項４か
ら６のいずれかに記載の振動波駆動装置の制御装置。 - 【請求項９】 前記速度制御手段は、前記制御量をファ
ジイ推論を用いて決定することを特徴とする請求項４か
ら６のいずれかに記載の振動波駆動装置の制御装置。 - 【請求項１０】 前記駆動信号はパルス発生器で出力さ
れたパルス信号を昇圧した信号であり、 前記速度制御手段は、前記周波数速度制御により前記パ
ルス発生器に入力されるパルス信号の周波数データを変
化させ、前記振幅速度制御により前記パルス発生器に入
力されるパルス信号のパルス幅データを変化させること
を特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の振動波
駆動装置の制御装置。 - 【請求項１１】 駆動信号の周波数を変化させて振動波
駆動装置の動作速度を制御する周波数速度制御と、前記
駆動信号の位相差を変化させて前記振動波駆動装置の動
作速度を制御する位相差速度制御とを行えるようにした
振動波駆動装置の制御装置において、 前記周波数速度制御および前記位相差速度制御により駆
動信号の周波数および位相差を常に同時に変化させる速
度制御手段を有することを特徴とする振動波駆動装置の
制御装置。 - 【請求項１２】 前記速度制御手段は、前記振動波駆動
装置の実速度と目標速度との速度差に応じて、前記周波
数速度制御と前記位相差速度制御の重み付けを変化させ
ることを特徴とする請求項１１に記載の振動波駆動装置
の制御装置。 - 【請求項１３】 前記速度制御手段は、前記速度差が所
定範囲内であるときは前記位相差速度制御を主とした重
み付けをし、前記速度差が前記所定範囲を超えていると
きは前記周波数速度制御を主とした重み付けをすること
を特徴とする請求項１２に記載の振動波駆動装置の制御
装置。 - 【請求項１４】 前記周波数速度制御による制御量を、
前記速度差が所定範囲内であるときは小さくし、前記速
度差が所定範囲を超えているときは大きくすることを特
徴とする請求項１３に記載の振動波駆動装置の制御装
置。 - 【請求項１５】 前記位相差速度制御による制御量を、
前記速度差が所定範囲内であるときは大きくし、前記速
度差が所定範囲を超えているときは小さくすることを特
徴とする請求項１３又は１４に記載の振動波駆動装置の
制御装置。 - 【請求項１６】 駆動信号の周波数を変化させて振動波
駆動装置の動作速度を制御する周波数速度制御と、前記
駆動信号の位相差を変化させて前記振動波駆動装置の動
作速度を制御する位相差速度制御とを行えるようにした
振動波駆動装置の制御装置において、 前記周波数速度制御および前記位相差速度制御により駆
動信号の周波数および位相差を同時に変化させる速度制
御手段を有しており、 前記速度制御手段は、前記振動波駆動装置の実速度と目
標速度との速度差が所定範囲内であるときは、前記周波
数速度制御による制御量を小さくするとともに前記位相
差速度制御による制御量を大きくし、前記振動波駆動装
置の実速度と目標速度との速度差が所定範囲を超えてい
るときは、前記周波数速度制御による制御量を大きくす
るとともに前記位相差速度制御による制御量を小さくす
ることを特徴とする振動波駆動装置の制御装置。 - 【請求項１７】 前記速度制御手段は、前記制御量を予
め設定したテーブルを用いて決定することを特徴とする
請求項１４から１６のいずれかに記載の振動波駆動装置
の制御装置。 - 【請求項１８】 前記速度制御手段は、前記制御量をソ
フトウェアを用いて決定することを特徴とする請求項１
４から１６のいずれかに記載の振動波駆動装置の制御装
置。 - 【請求項１９】 前記速度制御手段は、前記制御量をフ
ァジイ推論を用いて決定することを特徴とする請求項１
４から１６のいずれかに記載の振動波駆動装置の制御装
置。 - 【請求項２０】 前記駆動信号はパルス発生器で出力さ
れた位相の異なる２つのパルス信号を昇圧した２相の信
号であり、 前記速度制御手段は、前記周波数速度制御により前記パ
ルス発生器に入力されるパルス信号の周波数データを変
化させ、前記位相差速度制御により前記パルス発生器に
入力されるパルス信号の位相差データを変化させること
を特徴とする請求項１１から１９のいずれかに記載の振
動波駆動装置の制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00091296A JP3437359B2 (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 振動波駆動装置の制御装置 |
| US08/775,202 US5889350A (en) | 1996-01-08 | 1996-12-30 | Vibration type driving apparatus |
| EP97100150A EP0783184B1 (en) | 1996-01-08 | 1997-01-07 | Vibration type driving apparatus |
| DE69740007T DE69740007D1 (de) | 1996-01-08 | 1997-01-07 | Antriebsvorrichtung vom Schwingungstyp |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00091296A JP3437359B2 (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 振動波駆動装置の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09191669A JPH09191669A (ja) | 1997-07-22 |
| JP3437359B2 true JP3437359B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=11486900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00091296A Expired - Fee Related JP3437359B2 (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 振動波駆動装置の制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5889350A (ja) |
| EP (1) | EP0783184B1 (ja) |
| JP (1) | JP3437359B2 (ja) |
| DE (1) | DE69740007D1 (ja) |
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| JP3332832B2 (ja) | 1997-12-12 | 2002-10-07 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータ装置 |
| JP2000184759A (ja) | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Canon Inc | 振動型アクチュエ―タ駆動装置 |
| JP4428747B2 (ja) | 1999-02-22 | 2010-03-10 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータ駆動制御装置、駆動制御方法、及び記憶媒体 |
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| US20020036291A1 (en) * | 2000-06-20 | 2002-03-28 | Parker Ian D. | Multilayer structures as stable hole-injecting electrodes for use in high efficiency organic electronic devices |
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| JP4314088B2 (ja) * | 2003-09-25 | 2009-08-12 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの制御装置および制御方法、振動型アクチュエータを駆動源とする装置 |
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| JP5553564B2 (ja) | 2009-09-18 | 2014-07-16 | キヤノン株式会社 | 振動型モータ制御装置および撮像装置 |
| JP5752296B2 (ja) * | 2013-06-27 | 2015-07-22 | ファナック株式会社 | 振動モータを備えた可搬式操作盤 |
| JP6478665B2 (ja) | 2015-01-30 | 2019-03-06 | キヤノン株式会社 | 振動体の駆動制御回路、振動体の駆動方法、振動型駆動装置及び撮像装置 |
| JP6478680B2 (ja) * | 2015-02-12 | 2019-03-06 | キヤノン株式会社 | 制御装置、レンズ装置、および撮像装置 |
| US9715162B2 (en) | 2015-08-19 | 2017-07-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration motor controller, and lens apparatus and image pickup apparatus that include the same |
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|---|---|---|---|---|
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| DE69111481T2 (de) * | 1990-02-14 | 1996-01-18 | Nikon Corp | Antriebsvorrichtung für einen Ultraschallwellenmotor. |
| JPH04140077A (ja) * | 1990-09-29 | 1992-05-14 | Anritsu Corp | 超音波モータの駆動制御装置 |
| US5130619A (en) * | 1990-12-26 | 1992-07-14 | Kubota Corporation | Drive control apparatus for an ultrasonic motor |
| JPH04222476A (ja) * | 1990-12-26 | 1992-08-12 | Kubota Corp | 超音波モータの駆動制御装置 |
| JP2972010B2 (ja) * | 1992-01-08 | 1999-11-08 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエーター駆動制御装置 |
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