JP6385394B2 - モータ制御装置、該モータ制御装置を備えるシステムおよびモータ制御方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、負荷トルク電流偏差を用いて巻線励磁角度を制御するステッピングモータの制御装置が開示されている。この装置では、負荷トルク電流偏差を検出するための電流検出回路が必要である。
本実施形態では、進角制御にて今回計測した進角に応じて次回の制御目標とする進角を制限する制御例を説明する。
図1(A)は、本発明の実施形態を適用したモータ制御装置100の構成例を示す。内部バス109にはCPU(中央演算処理装置)101、ROM102、RAM103が接続されている。ROMは読み出し専用メモリであり、RAMはランダム・アクセス・メモリである。さらには、駆動波形テーブル記憶部104、PWM(パルス幅変調)ユニット105、エンコーダ入力部108が内部バス109に接続されている。各部は内部バス109を介して互いにデータを送受し合う。ROM102は、CPU101が実行する各種プログラム等を格納する。制御手段および計測手段としてのCPU101は、例えばROM102に格納されるプログラムに従い、RAM103をワークメモリとして用いてモータ制御装置100の各部を制御する。駆動波形テーブル記憶部104は、512アドレス分割のテーブル値を有する駆動波形テーブルを記憶しており、指定されたアドレスのテーブル値をPWMユニット105に供給する。
図1(A)に示すPWMユニット105は、モータドライバ106に対してPWM信号を出力する。PWM信号は、エンコーダ付ステッピングモータ107を駆動させるために駆動波形テーブル記憶部104から受け取ったテーブル値に応じたデューティー比を有する。例えば、PWMユニット105に対して、CPU101が一定周期でプログラムに従い指定したアドレス値に対応する駆動波形テーブルの値がPWMユニット105に供給される。アドレス値を0、1、2、・・・と1ずつ送るか、あるいは0、4、8、・・・と4つおきに送るといった具合に、指定アドレス間隔を変えれば、繰り返し周波数の異なる駆動波形が得られる。
S301でCPU101は、駆動波形の更新時期であるか否かを判断し、更新時期でなければ処理を終了し、更新時期である場合、S302へ処理を移す。S302で、CPU101は指定アドレス間隔に従って、駆動波形テーブル記憶部104からPWMユニット105へ供給するテーブル値のアドレスを更新して処理を終了する。
図4は、ロータ軸の位置検出信号とコイルの駆動波形との関係を例示するタイムチャートである。図5はCPU101による、現時点での進角(以下、現在進角という)の検出処理を説明するフローチャートである。以下では図4、図5を用いて現在進角の計測について説明する。
図4(E)は、検出されるロータ位置に対して駆動波形テーブルから供給されている2相のうち、一方のコイルの駆動波形例2を示す。p2は図4(A)に示す第1検出信号の立ち上がり時点t5で出力中のアドレス値を表す。図4(F)は、図4(E)に示す波形とは90度位相がずれた、もう一方のコイルの駆動波形を示す。図4(E)および(F)に示す駆動波形は、0から511の範囲に示す一周期を360度に正規化した場合、図4(C)および(D)に示す駆動波形に対して、45度先行した関係となっている。
図5のS501において、CPU101はエンコーダ入力部108から検出信号が供給されたか否かを判断する。検出信号が供給されていなければ処理を終了し、検出信号が供給されている場合、S502へ処理を移す。S502でCPU101は、駆動波形テーブル記憶部104からPWMユニット105へデータ供給中の現在アドレス値を取得する。次のS503でCPU101はエンコーダ入力部108からの検出信号が2相うちのどちらであるか、およびエッジの種類を判別する。2つの相の判別と、立ち上がりエッジか立ち下がりエッジかのエッジ判別により、4種類の信号判別が行われる。例えば、図4(A)におけるt1、t2、t3、t4の時点に示す4種類の信号が判別される。次のS504でCPU101は種類を判別したエッジのタイミングで進角をゼロとしたい場合に、駆動波形テーブル記憶部104からPWMユニット105へデータ供給すべき予定アドレス値を取得する。これは、ROM102に格納されているプログラム、またはRAM103から取得することができる。
図6(A)は、エンコーダ入力部108で検出される2相のうち第1検出信号を示し、図6(B)はもう一方の第2検出信号を示す。横軸に示すt1からt6は各タイミングを示す時刻である。検出信号の繰り返し周期を360度に正規化した場合、図6(A)の第1検出信号は、図6(B)の第2検出信号に対して90度先行した関係となっている。図6(C)と(D)は、検出されるロータ位置に対してCPU101の制御に応じて駆動波形テーブル記憶部104から供給されるコイル駆動波形例1を示す。縦軸はデューティー比を表し、横軸に示すテーブル番号0、128、256、384はアドレス値に相当する。
S701にてCPU101は、図5のフローチャートに従って計測した今回の検出信号の入力時における、現在の駆動波形テーブルのアドレス値を取得する。次のS702でCPU101は、駆動波形テーブルの予定アドレス値(制御の目標位相値)をRAM103から取得して、S703へ処理を移す。S703でCPU101は予定アドレス値と現在アドレス値との差分を算出して位相ずれ量を求める。次のS704でCPU101は、S703で算出したアドレス値のずれ量が、第1閾値を超えているか、または第1閾値以下であるかを判定する。第1閾値は128である。ずれ量が128以下の場合、S706へ処理を移し、ずれ量が128を超える場合、S705へ処理を移す。
101 CPU
104 駆動波形テーブル記憶部
105 PWMユニット
106 モータドライバ
107 エンコーダ付ステッピングモータ
Claims (11)
- ロータの回転位置を検出して進角制御を行うモータ制御装置であって、
前記ロータの回転位置に対応した位置信号に同期して前記モータの駆動波形の位相値を取得し、取得した前記駆動波形の位相値と、進角制御における前記駆動波形の目標位相値との差分に基づいて前記駆動波形の周期を変更する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記差分が閾値を超える場合、前記駆動波形の周期の変更により補正する位相変化量を制限することを特徴とするモータ制御装置。 - 前記駆動波形のデータを分割して記憶する駆動波形テーブル記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記差分が閾値以下である場合、前記駆動波形テーブル記憶手段からデータを読み出すアドレス間隔を制御することにより、前記駆動波形の周期を変更することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記制御手段は、
前記差分が閾値以下である場合、移行時間が経過した時点において前記駆動波形の位相値が前記目標位相値と一致するように周期を変更する制御を行い、
前記差分が閾値を超える場合、前記駆動波形の周期を予め決められた範囲内で変更し、現時点から前記移行時間が経過した時点で算出される前記差分が、既に算出している前記差分より小さくなるように制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のモータ制御装置。 - 前記駆動波形のデータを分割して記憶する駆動波形テーブル記憶手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記駆動波形テーブル記憶手段が出力する駆動波形のアドレス値から、前記モータの駆動波形の位相値を取得することを特徴とする請求項2または3に記載のモータ制御装置。 - 前記駆動波形のデータを分割して記憶する駆動波形テーブル記憶手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記駆動波形テーブル記憶手段が記憶する駆動波形のアドレス値を用いて前記駆動波形の目標位相値を決定することを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 - 前記駆動波形のデータを分割して記憶する駆動波形テーブル記憶手段をさらに備え、
前記駆動波形テーブル記憶手段は正弦波形のデータを記憶し、前記制御手段により指定されるアドレス間隔に従ってデータを出力することを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 - 前記位置信号を出力する出力手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
- 前記出力手段は、
前記ロータに設けた被検出部の回転位置に対応する信号を出力する出力部と、
前記出力手段により出力された前記信号を2値化する2値化部と、
前記2値化部により2値化された信号の変化を計測して前記制御手段に出力するエンコード手段を備えることを特徴とする請求項7に記載のモータ制御装置。 - 前記制御手段は、
位置信号の変化が出力された前回のタイミングから今回のタイミングまでの時間を計測し、
計測結果と前記差分とに基づいて前記駆動波形の周期を変更することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載のモータ制御装置と、
前記ロータを有するステッピングモータと、を備えることを特徴とするシステム。 - ロータの回転位置を検出して進角制御を行うモータ制御装置にて実行されるモータ制御方法であって、
前記ロータの回転位置に対応した位置信号に同期して前記モータの駆動波形の位相値を取得するステップと、
取得した前記駆動波形の位相値と、進角制御における前記駆動波形の目標位相値との差分に基づいて前記駆動波形の周期を変更する制御ステップとを有し、
前記制御ステップは、前記差分が閾値を超える場合、前記駆動波形の周期の変更により補正する位相変化量を制限するステップを有することを特徴とするモータ制御方法。
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