JP7294917B2 - Stepping motor control device, stepping motor control method - Google Patents

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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

本発明は、ステッピングモータの駆動を制御する制御装置の構成とその制御方法に係り、特に、負荷状態が変化する用途に用いられるステッピングモータに適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a configuration of a control device for controlling the driving of a stepping motor and a control method thereof, and more particularly to a technique effectively applied to a stepping motor used in applications where the load state changes.

位置指令(パルス信号)によって回転角度・回転速度を正確に制御できるステッピングモータは、産業機器のX-Y軸のテーブル駆動や分注装置のような医療機器の駆動機構など、様々な分野で広く用いられている。ステッピングモータは、位置指令(パルス信号)に応じて回転子が移動するとともに、巻線各相に流れる電流を一定に制御するオープンループ制御であり、簡易な位置決め運転を実現できる。 Stepping motors, which can accurately control the rotation angle and rotation speed by position commands (pulse signals), are widely used in various fields, such as driving the XY axis table of industrial equipment and the driving mechanism of medical equipment such as dispensing equipment. used. A stepping motor moves a rotor in response to a position command (pulse signal), and is open-loop control in which the current flowing through each winding phase is controlled to be constant, and a simple positioning operation can be realized.

しかし、前述した電流で発生するモータトルク以上の負荷が印加されると、ステッピングモータは位置指令(パルス信号)に追従できない脱調状態に陥る。 However, when a load greater than the motor torque generated by the aforementioned current is applied, the stepping motor falls into a step-out state in which it cannot follow the position command (pulse signal).

これを防止するためには最大負荷を見込んだ電流を流す必要があるが、ステッピングモータの出力トルクは振動し易く無効電力が大きくなるため、ステッピングモータが発熱し易いという問題が生じる。 In order to prevent this, it is necessary to apply a current that takes into account the maximum load, but the output torque of the stepping motor tends to oscillate and the reactive power increases, which causes the problem that the stepping motor tends to generate heat.

そこで、例えば、特許文献1のように、ステッピングモータの各相巻線に流れる電流の零クロスを検出するとともに、ドライバに与える位置指令(パルス信号)の立ち上がり、あるいは立ち下りのエッジ信号を用いて、電流の零クロスまでの位相差を検知し、前述のエッジ間周期に対する当該位相差の比である位相差比と、ステッピングモータの駆動周波数に応じてドライバの電流設定を可変する手法がある。(特許文献1の段落[0008]) Therefore, for example, as in Patent Document 1, the zero crossing of the current flowing through each phase winding of the stepping motor is detected, and the rise or fall edge signal of the position command (pulse signal) given to the driver is used. , detecting the phase difference up to the zero crossing of the current, and varying the current setting of the driver according to the phase difference ratio, which is the ratio of the phase difference to the period between the edges, and the drive frequency of the stepping motor. (Paragraph [0008] of Patent Document 1)

特開2011-147236号公報JP 2011-147236 A

しかしながら、一般にステッピングモータは多極であり、電流の電気角周波数は高いため、上記特許文献1の手法を用いた場合、電流の零クロスを検出するのは非常に困難となり、零クロス点からずれてしまうことが懸念され、汎用のマイクロプロセッサでは十分に対応しきれず、ステッピングモータの仕様毎に専用のマイクロプロセッサが必要となり、コスト上昇に繋がる。 However, since stepping motors generally have multiple poles and the electric angular frequency of the current is high, it is very difficult to detect the zero crossing of the current when the method of Patent Document 1 is used. Since general-purpose microprocessors cannot sufficiently cope with this problem, a dedicated microprocessor is required for each stepping motor specification, which leads to an increase in cost.

そこで、本発明の目的は、ステッピングモータの駆動制御において、エンコーダ等の位置センサや専用のマイクロプロセッサを必要とせず、低コストで高精度なトルク推定および脱調状態の推定が可能なステッピングモータ制御装置とその制御方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide stepping motor control that enables low-cost, high-accuracy torque estimation and out-of-step estimation without requiring a position sensor such as an encoder or a dedicated microprocessor in stepping motor drive control. An object of the present invention is to provide an apparatus and its control method.

上記課題を解決するために、本発明は、ステッピングモータの駆動を制御するステッピングモータ制御装置であって、ステッピングモータの出力電圧と回転数を制御する駆動ドライバと、前記ステッピングモータの出力電圧を検出する電圧検出器と、前記ステッピングモータの出力電流を検出する電流検出器と、前記電圧検出器で検出した電圧検出値、前記電流検出器で検出した電流検出値、および前記ステッピングモータの速度情報から前記ステッピングモータの出力トルクおよび起電圧位相を推定するトルク・脱調推定部と、を備え、前記トルク・脱調推定部は、前記電圧検出器で検出した電圧検出値の基本波成分を抽出する第1の一次遅れフィルタと、前記電流検出器で検出した電流検出値の基本波成分を抽出する第2の一次遅れフィルタと、前記第1の一次遅れフィルタの出力値、前記第2の一次遅れフィルタの出力値、および前記速度情報から出力トルク推定値を算出するトルク推定部と、前記第1の一次遅れフィルタの出力値、前記第2の一次遅れフィルタの出力値、および前記ステッピングモータの回路定数である巻線抵抗の設定値から起電圧位相推定値を算出する位相推定部と、前記速度情報から当該速度情報の逆数となる周期を算出する周期演算部と、前記起電圧位相推定値、前記周期に基づき前記駆動ドライバの制御信号を設定する脱調推定部を有し、前記トルク・脱調推定部で推定した出力トルク推定値および起電圧位相推定値に基づき前記ステッピングモータの駆動を制御することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a stepping motor control device for controlling the driving of a stepping motor, comprising a drive driver for controlling the output voltage and rotation speed of the stepping motor, and detecting the output voltage of the stepping motor. a voltage detector that detects the output current of the stepping motor, a voltage detection value detected by the voltage detector, a current detection value detected by the current detector, and speed information of the stepping motor a torque/step-out estimating unit for estimating the output torque and electromotive voltage phase of the stepping motor, wherein the torque/step-out estimating unit extracts a fundamental wave component of the voltage detection value detected by the voltage detector. a first first-order lag filter, a second first-order lag filter for extracting a fundamental wave component of a current detection value detected by the current detector, an output value of the first first-order lag filter, and the second first-order lag a torque estimating unit for calculating an output torque estimated value from a filter output value and the speed information; an output value of the first first-order lag filter, an output value of the second first-order lag filter, and a stepping motor circuit; a phase estimator that calculates an electromotive voltage phase estimate from a set value of winding resistance that is a constant; a period calculator that calculates a period that is the reciprocal of the speed information from the speed information; the electromotive voltage phase estimate; A step-out estimating unit that sets a control signal for the drive driver based on the cycle, and controls driving of the stepping motor based on the output torque estimated value and electromotive voltage phase estimated value estimated by the torque/step-out estimating unit. characterized by

また、本発明は、ステッピングモータの駆動を制御するステッピングモータ制御方法であって、ステッピングモータの出力電圧および出力電流を検出し、当該検出した電圧検出値および電流検出値、および前記ステッピングモータの速度情報から前記ステッピングモータの出力トルクおよび起電圧位相を推定し、前記電圧検出値および前記電流検出値の基本波成分を抽出し、当該抽出した電圧検出値および電流検出値の基本波成分、および前記速度情報から出力トルク推定値を算出し、当該抽出した電圧検出値および電流検出値の基本波成分、および前記ステッピングモータの回路定数である巻線抵抗の設定値から起電圧位相推定値を算出し、前記速度情報から当該速度情報の逆数となる周期を算出し、前記起電圧位相推定値、前記周期に基づき前記ステッピングモータの駆動ドライバの制御信号を設定し、前記推定した出力トルク推定値および起電圧位相推定値に基づき前記ステッピングモータの駆動を制御することを特徴とする。 The present invention also provides a stepping motor control method for controlling driving of a stepping motor, which detects an output voltage and an output current of the stepping motor, detects the detected voltage detection value and current detection value, and detects the speed of the stepping motor. estimating the output torque and electromotive voltage phase of the stepping motor from the information, extracting fundamental wave components of the voltage detection value and the current detection value, extracting the fundamental wave components of the voltage detection value and the current detection value, and An output torque estimated value is calculated from the speed information, and an electromotive voltage phase estimated value is calculated from the fundamental wave component of the extracted voltage detection value and current detection value, and the setting value of the winding resistance, which is the circuit constant of the stepping motor. calculating a cycle that is the reciprocal of the speed information from the speed information, setting a control signal for a driving driver of the stepping motor based on the estimated electromotive voltage phase value and the cycle, and calculating the estimated output torque and the estimated output torque; The driving of the stepping motor is controlled based on the voltage phase estimation value.

本発明によれば、ステッピングモータの駆動制御において、エンコーダ等の位置センサや専用のマイクロプロセッサを必要とせず、低コストで高精度なトルク推定および脱調状態の推定が可能なステッピングモータ制御装置とその制御方法を実現することができる。 According to the present invention, in drive control of a stepping motor, there is no need for a position sensor such as an encoder or a dedicated microprocessor, and the stepping motor control device is capable of low-cost, highly accurate torque estimation and out-of-step estimation. The control method can be realized.

これにより、高効率で信頼性の高いステッピングモータの駆動制御が可能となる。 This enables highly efficient and highly reliable stepping motor drive control.

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

実施例1に係るステッピングモータ制御装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a stepping motor control device according to a first embodiment; FIG. 図1のトルク・脱調推定部の構成図である。2 is a configuration diagram of a torque/out-of-step estimating unit in FIG. 1; FIG. 実施例2に係るステッピングモータ制御装置の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a stepping motor control device according to a second embodiment; 図3のトルク・脱調推定部の構成図である。4 is a configuration diagram of a torque/out-of-step estimating unit in FIG. 3; FIG. 実施例3に係るステッピングモータ制御装置の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a stepping motor control device according to Example 3; 実施例4に係るステッピングモータ制御装置の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a stepping motor control device according to a fourth embodiment;

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。また、以下に説明する各実施例は必ずしも図示した例に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same configurations are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions of overlapping portions are omitted. Moreover, each embodiment described below is not necessarily limited to the illustrated example.

図1および図2を参照して、本発明の実施例1のステッピングモータ制御装置とその制御方法について説明する。図1は、本実施例に係るステッピングモータ制御装置の構成例を示す。 Embodiment 1 A stepping motor controller and its control method according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 shows a configuration example of a stepping motor control device according to this embodiment.

ステッピングモータ1は、2相以上の巻線を有し永久磁石の磁束によるトルク成分を出力する。図1には、A相およびB相の2相の巻線を有するステッピングモータの例を示す。 The stepping motor 1 has windings of two or more phases and outputs a torque component due to the magnetic flux of a permanent magnet. FIG. 1 shows an example of a stepping motor having two-phase windings of A-phase and B-phase.

駆動ドライバ2は、直流電圧(電源)2cの出力である直流電圧EDCに対しA相ドライバ2aとB相ドライバ2bにおいてPWM(Pulse Width Modulation)制御を行い、A相とB相の矩形波電圧を出力し、ステッピングモータ1の出力電圧と回転数を可変(制御)する。 The driving driver 2 performs PWM (Pulse Width Modulation) control in the A-phase driver 2a and the B-phase driver 2b on the DC voltage E DC which is the output of the DC voltage (power supply) 2c, and the A-phase and B-phase rectangular wave voltages are generated. to vary (control) the output voltage and rotation speed of the stepping motor 1 .

A相電圧検出器3は、ステッピングモータ1のA相の出力電圧Vacを検出する。 The A-phase voltage detector 3 detects the A-phase output voltage Vac of the stepping motor 1 .

A相電流検出器4は、ステッピングモータ1のA相の出力電流Iacを検出する。 The A-phase current detector 4 detects the A-phase output current Iac of the stepping motor 1 .

B相電圧検出器5は、ステッピングモータ1のB相の出力電圧Vbcを検出する。 The B-phase voltage detector 5 detects the B-phase output voltage Vbc of the stepping motor 1 .

B相電流検出器6は、ステッピングモータ1のB相の出力電流Ibcを検出する。 A B-phase current detector 6 detects a B-phase output current Ibc of the stepping motor 1 .

位相指令7は、ステッピングモータ1の角度を変化させる位相指令θ*を出力する。 A phase command 7 outputs a phase command θ* that changes the angle of the stepping motor 1 .

電流指令8は、ステッピングモータ1に流れる矩形波電流Iac,Ibcの波高値I*を出力する。 The current command 8 outputs the peak value I* of the rectangular wave currents Iac and Ibc flowing through the stepping motor 1 .

電流指令修正部9は、矩形波電流Iac,Ibcの波高値I*を出力トルク推定値τm^に応じて第2の波高値I**として出力する。 The current command corrector 9 outputs the peak value I* of the rectangular wave currents Iac and Ibc as a second peak value I** according to the output torque estimated value τm̂.

トルク・脱調推定部10は、A相の電圧検出値Vac、電流検出値IacおよびB相の電圧検出値Vbc、電流検出値Ibcと位相指令θ*より、ステッピングモータ1の出力トルク推定値τm^とゲートON/OFF信号GA_on/offを演算し、出力する。 The torque/out-of-step estimator 10 estimates the output torque τm of the stepping motor 1 from the A-phase voltage detection value Vac, the current detection value Iac, the B-phase voltage detection value Vbc, the current detection value Ibc, and the phase command θ * . ^ and the gate ON/OFF signal GA_on /off are calculated and output.

次に、本実施例に係るステッピングモータ制御の基本動作(制御方法)について説明する。本発明による制御方法を分かり易くするために、先ず、本発明の構成(電流指令修正部9およびトルク・脱調推定部10)を適用しない場合について説明する。 Next, the basic operation (control method) of stepping motor control according to this embodiment will be described. In order to facilitate understanding of the control method according to the present invention, first, a case in which the configuration of the present invention (current command corrector 9 and torque/out-of-step estimator 10) is not applied will be described.

A相ドライバ2aとB相ドライバ2bで構成される駆動ドライバ2では、上位から与えられる電流指令8(I*)に、矩形波状のA相の電流検出値IacとB相の電流検出値Ibcの波高値が一致するような電流制御が行われ、その出力である電圧指令値がPWM制御されることで、ステッピングモータ1に矩形波状の電圧Vac、Vbcが印加される。 In the driving driver 2 composed of the A-phase driver 2a and the B-phase driver 2b, the current command 8 (I*) given from the upper layer is combined with the square-wave A-phase current detection value Iac and the B-phase current detection value Ibc. Current control is performed such that the peak values match, and the output voltage command value is PWM-controlled, so that the stepping motor 1 is applied with rectangular wave voltages Vac and Vbc.

ステッピングモータ1を回転させるには、巻線に流れる電流を順番に切替える必要がある。回転速度は励磁する巻線の相を切替える周波数となる。位相指令7(θ*)と角周波数ω*の関係は式(1)である。 In order to rotate the stepping motor 1, it is necessary to switch the current flowing through the windings in order. The rotational speed is the frequency at which the phases of the windings to be excited are switched. The relationship between the phase command 7 (θ*) and the angular frequency ω* is given by equation (1).

Figure 0007294917000001
Figure 0007294917000001

ここで、P:対磁極数である。 Here, P m is the number of paired magnetic poles.

また、ステッピングモータ1に印加される負荷トルクの最大値を予め想定し、当該最大値τL_maxに対して余裕を設けるよう式(2)の関係で電流指令8(I*)を設定することで、ステッピングモータ1の脱調を防止している。 Further, by assuming in advance the maximum value of the load torque applied to the stepping motor 1 and setting the current command 8 (I*) according to the relationship of equation (2) so as to provide a margin for the maximum value τL_max , , the stepping motor 1 is prevented from stepping out.

Figure 0007294917000002
Figure 0007294917000002

しかし、ステッピングモータ1で駆動する装置毎の部品ばらつきや設置環境および運転状況の温度変化による巻線抵抗の変動などにより、電流指令8(I*)の設定は非常に困難となる。 However, it is very difficult to set the current command 8 (I*) due to variations in the parts of each device driven by the stepping motor 1 and fluctuations in winding resistance due to temperature changes in the installation environment and operating conditions.

また、負荷トルクに対し電流指令8(I*)の設定が大きすぎると、過励磁状態となり出力トルクに振動が発生し、逆に設定が小さすぎるとモータは脱調してしまう。 Also, if the current command 8 (I*) is set too large relative to the load torque, an over-excitation state will occur and the output torque will oscillate.

そこで、本実施例では、電流指令修正部9およびトルク・脱調推定部10を用いてこれらの問題を改善する。 Therefore, in this embodiment, the current command corrector 9 and the torque/step-out estimator 10 are used to solve these problems.

以下、これらを用いた本実施例の制御方法について述べる。図2は、本発明の特徴であるトルク・脱調推定部10の構成を示しており、この内部構成について説明する。 The control method of this embodiment using these will be described below. FIG. 2 shows the configuration of the torque/out-of-step estimating section 10, which is a feature of the present invention, and the internal configuration thereof will be described.

符号101は、A相電圧Vacの基本波成分を抽出する一次遅れフィルタであり、信号Vac_filterを出力する。 A first-order lag filter 101 extracts the fundamental wave component of the A-phase voltage Vac and outputs a signal Vac_filter.

符号102は、A相電流Iacの基本波成分を抽出する一次遅れフィルタであり、信号Iac_filterを出力する。 Reference numeral 102 denotes a first-order lag filter that extracts the fundamental wave component of the A-phase current Iac, and outputs a signal Iac_filter.

符号103は、B相電圧Vbcの基本波成分を抽出する一次遅れフィルタであり、信号Vbc_filterを出力する。 A first-order lag filter 103 extracts the fundamental wave component of the B-phase voltage Vbc and outputs a signal Vbc_filter.

符号104は、B相電流Ibcの基本波成分を抽出する一次遅れフィルタであり、信号Ibc_filterを出力する。 A first-order lag filter 104 extracts the fundamental wave component of the B-phase current Ibc, and outputs a signal Ibc_filter.

符号105は、位相指令7(θ*)の微分演算部であり、角速度成分ω*を出力する。 Reference numeral 105 denotes a differential calculation unit for the phase command 7 (θ*), which outputs an angular velocity component ω*.

ここで、101から104は基本波成分を抽出する移動平均フィルタなどであってもよい。 Here, 101 to 104 may be moving average filters for extracting fundamental wave components.

符号106は、ステッピングモータ1のトルク推定部であり、A相の電圧検出値Vac_filterとA相の電流検出値Iac_filter、およびB相の電圧検出値Vbc_filterとB相の電流検出値Ibc_filter、角速度成分ω*を用いて式(3)に従い出力トルク推定値τm^を演算する。 Reference numeral 106 denotes a torque estimating unit of the stepping motor 1, which detects the A-phase voltage detection value Vac_filter, the A-phase current detection value Iac_filter, the B-phase voltage detection value Vbc_filter, the B-phase current detection value Ibc_filter, and the angular velocity component ω. * is used to calculate the output torque estimate value τ m ^ according to the equation (3).

Figure 0007294917000003
Figure 0007294917000003

符号107は、ステッピングモータ1の位相推定部であり、A相の電圧検出値Vac_filterとA相の電流検出値Iac_filter、B相の電圧検出値Vbc_filterとB相の電流検出値Ibc_filter、およびステッピングモータ1の回路定数である巻線抵抗Rの設定値R*を用いて式(4)に従い0から2π(rad/s)で変化する起電圧位相推定値θm^を演算する。 Reference numeral 107 denotes a phase estimating unit of the stepping motor 1 , which detects the A-phase voltage detection value Vac_filter and the A-phase current detection value Iac_filter, the B-phase voltage detection value Vbc_filter and the B-phase current detection value Ibc_filter, and the stepping motor 1 . Using the set value R* of the winding resistance R, which is the circuit constant of , the electromotive voltage phase estimated value .theta.m which varies from 0 to 2.pi.

Figure 0007294917000004
Figure 0007294917000004

符号108は周期演算部であり、角速度成分ω*を用いて式(5)に従いω*の逆数となる周期Tを演算する。 Reference numeral 108 denotes a period calculator, which calculates a period T, which is the reciprocal of ω*, according to Equation (5) using the angular velocity component ω*.

Figure 0007294917000005
Figure 0007294917000005

符号109は脱調推定部であり、起電圧位相推定値θm^が0となる時間Tnを測定し、今回の時間Tnと前回の測定時間T(n-1)および前々回の測定時間T(n-2)に大きな差異がなければ、安定状態と判定してゲートON/OFF信号GA_on/off=1に設定する。 Reference numeral 109 denotes a step-out estimator, which measures the time Tn at which the electromotive voltage phase estimated value θ m ̂ is 0, and calculates the current time Tn, the previous measurement time T(n−1), and the measurement time T(n−1) before the previous measurement. n−2), it is determined that the state is stable, and the gate ON/OFF signal G A_on/off is set to 1.

本実施例では、サンプリング周期毎に、今回の時間Tnを前回の測定時間T(n-1)に、前回の測定時間T(n-1)を前々回の測定時間T(n-2)にそれぞれ書き換えており、さらに式(6)により測定時間と周期Tとの比率を順次演算する。 In this embodiment, the current time Tn is changed to the previous measurement time T(n-1), and the previous measurement time T(n-1) is changed to the measurement time T(n-2) before the previous time, for each sampling period. In addition, the ratio between the measurement time and the period T is calculated sequentially by using the equation (6).

Figure 0007294917000006
Figure 0007294917000006

それぞれ演算した比率α(n-2)、α(n-1)、α(n)がともに1.0[p.u.]近傍であれば安定状態と判定し、ゲートON/OFF信号GA_on/off=1に設定する。また、上記以外は脱調状態と判定し、ゲートON/OFF信号GA_on/off=0を設定している。 If the calculated ratios α(n−2), α(n−1), and α(n) are all near 1.0 [p.u.], it is determined that the state is stable, and the gate ON/OFF signal GA_on is generated. Set /off =1. Also, other than the above, it is determined as a step-out state, and the gate ON/OFF signal GA_on/off =0 is set.

ここでは3つの測定時間を用いてステッピングモータ1の脱調を推定したが、大きな差異があるときに脱調を推定する概念であるので、検出ノイズ等が問題となる場合は測定時間の個数をより多くしてもよい。 Here, step-out of the stepping motor 1 is estimated using three measurement times, but the concept is to estimate step-out when there is a large difference. You can have more.

電流指令修正部9は、第1の電流指令I*と出力トルク推定値τ^を用いて式(7)に従い第2の電流指令I**を演算する。 The current command correction unit 9 uses the first current command I* and the output torque estimated value τ m ^ to calculate the second current command I** according to Equation (7).

Figure 0007294917000007
Figure 0007294917000007

ここで、K1は比例ゲインであり、負荷トルクがゆっくり変化する場合、K1は1.05~1.1程度に設定すればよい。また、負荷トルクが急激に変化する場合はK1を1.1以上に設定してもよい。より脱調を防止することができる。 Here, K 1 is a proportional gain, and when the load torque changes slowly, K 1 should be set to about 1.05 to 1.1. Further, when the load torque changes rapidly, K1 may be set to 1.1 or more. Loss of synchronism can be further prevented.

このときK1は実際にステッピングモータ1を駆動して装置を動かし、調整した値であってもよい。また、予め負荷トルクが急激に変化するタイミングが分かれば、そのタイミング前にK1を大きく変更し、そのタイミング後にK1を小さく変更してもよい。 At this time, K1 may be a value adjusted by actually driving the stepping motor 1 to move the apparatus. Also, if the timing at which the load torque suddenly changes is known in advance, K1 may be changed to a large value before that timing, and K1 may be changed to a small value after that timing.

このような構成とすることで、必要以上のモータトルクτmを発生することがなく、過励磁でのトルク振動や電流不足による脱調を防止することができる。 With such a configuration, it is possible to prevent generation of motor torque τm more than necessary, and to prevent torque oscillation due to overexcitation and loss of synchronism due to insufficient current.

また、ワーストケースでステッピングモータ1が脱調したときでも、脱調推定部109が動作して脱調を検出し、A相ドライバ2aとB相ドライバ2bのゲート信号を遮断して運転を停止することができる。この場合、再起動するタイミングでK1を意図的に大きく変更してもよい。 Even when the stepping motor 1 is out of step in the worst case, the step out estimating unit 109 operates to detect the step out, cut off the gate signals of the A-phase driver 2a and the B-phase driver 2b, and stop the operation. be able to. In this case, K1 may be intentionally changed significantly at the timing of restarting.

なお、本実施例では、負荷トルク推定と脱調推定の2つの動作を同時に実施しているが、どちらか一方でも構わない。 In this embodiment, the two operations of load torque estimation and out-of-step estimation are performed at the same time, but either one of them may be performed.

以上説明したように、本実施例のステッピングモータ制御装置は、ステッピングモータ1の出力電圧と回転数を制御する駆動ドライバ2と、ステッピングモータ1の出力電圧を検出する電圧検出器(A相電圧検出器3,B相電圧検出器5)と、ステッピングモータ1の出力電流を検出する電流検出器(A相電流検出器4,B相電流検出器6)と、電圧検出器(A相電圧検出器3,B相電圧検出器5)で検出した電圧検出値、電流検出器(A相電流検出器4,B相電流検出器6)で検出した電流検出値、およびステッピングモータ1の速度情報(位相指令θ*や角周波数ω*)からステッピングモータ1の出力トルクおよび起電圧位相を推定するトルク・脱調推定部10と、を備えており、トルク・脱調推定部10で推定した出力トルク推定値および起電圧位相推定値に基づきステッピングモータ1の駆動を制御する。 As described above, the stepping motor control device of this embodiment includes the driving driver 2 that controls the output voltage and rotation speed of the stepping motor 1, and the voltage detector (A-phase voltage detector) that detects the output voltage of the stepping motor 1. detector 3, B-phase voltage detector 5), a current detector for detecting the output current of the stepping motor 1 (A-phase current detector 4, B-phase current detector 6), and a voltage detector (A-phase voltage detector 3, voltage detection value detected by B-phase voltage detector 5), current detection value detected by current detectors (A-phase current detector 4, B-phase current detector 6), and speed information of stepping motor 1 (phase and a torque/step-out estimating unit 10 for estimating the output torque and electromotive voltage phase of the stepping motor 1 from the command θ* and the angular frequency ω * ). The driving of the stepping motor 1 is controlled based on the value and the electromotive voltage phase estimation value.

また、トルク・脱調推定部10は、電圧検出器(A相電圧検出器3,B相電圧検出器5)で検出した電圧検出値の基本波成分を抽出する第1の一次遅れフィルタ101,103と、電流検出器(A相電流検出器4,B相電流検出器6)で検出した電流検出値の基本波成分を抽出する第2の一次遅れフィルタ102,104と、第1の一次遅れフィルタ101,103の出力値、第2の一次遅れフィルタ102,104の出力値、および速度情報(位相指令θ*や角周波数ω*)から出力トルク推定値を算出するトルク推定部106と、第1の一次遅れフィルタ101,103の出力値、第2の一次遅れフィルタ102,104の出力値、およびステッピングモータ104の回路定数である巻線抵抗の設定値から起電圧位相推定値を算出する位相推定部107と、速度情報(位相指令θ*や角周波数ω*)から当該速度情報の逆数となる周期Tを算出する周期演算部108と、起電圧位相推定値、周期Tに基づき駆動ドライバ2の制御信号GA_on/offを設定する脱調推定部109を有している。 The torque/step-out estimator 10 also includes a first first-order lag filter 101 for extracting the fundamental wave component of the voltage detection value detected by the voltage detectors (the A-phase voltage detector 3 and the B-phase voltage detector 5). 103, second first-order lag filters 102 and 104 for extracting fundamental wave components of current detection values detected by the current detectors (A-phase current detector 4, B-phase current detector 6), and a first first-order lag filter. a torque estimator 106 that calculates an estimated output torque value from the output values of the filters 101 and 103, the output values of the second first-order lag filters 102 and 104, and speed information (phase command θ* and angular frequency ω*); Phase for calculating an electromotive voltage phase estimated value from the output values of the first-order lag filters 101 and 103, the output values of the second first-order lag filters 102 and 104, and the set value of the winding resistance that is the circuit constant of the stepping motor 104 an estimating unit 107; a period calculating unit 108 that calculates a period T that is the reciprocal of the speed information from the speed information (phase command θ* and angular frequency ω*); and a step-out estimating section 109 for setting the control signal GA_on/off .

これにより、エンコーダ等の位置センサや専用のマイクロプロセッサを必要とせず、低コストで高精度なトルク推定および脱調状態の推定が可能となり、高効率で信頼性の高いステッピングモータの駆動制御が可能となる。 This enables low-cost, high-precision torque estimation and step-out estimation without the need for encoders or other position sensors or dedicated microprocessors, enabling highly efficient and highly reliable stepping motor drive control. becomes.

ここで、本実施例を採用した場合(本発明の実施の有無)の検証方法について説明する。ステッピングモータを駆動するドライバに、A相の電圧検出器と電流検出器、B相の電圧検出器と電流検出器(或いは、少なくともA相、B相どちら一方の電圧検出器と電流検出器)がドライバ回路上に存在するか確認し、負荷トルクを変化させ、A相の電流検出値IacあるいはB相の電流検出値Ibcの電流波高値が負荷トルクにほぼ比例して、変化していれば本発明を採用していることが明白である。 Here, a verification method when this embodiment is adopted (whether or not the present invention is implemented) will be described. A driver for driving a stepping motor has an A-phase voltage detector and a current detector, and a B-phase voltage detector and current detector (or at least one of the A-phase and B-phase voltage detectors and current detectors). Check if it exists on the driver circuit, change the load torque, and if the current peak value of the A-phase current detection value Iac or the B-phase current detection value Ibc changes in proportion to the load torque, this It is clear that the invention is adopted.

図3および図4を参照して、本発明の実施例2のステッピングモータ制御装置とその制御方法について説明する。図3は、本実施例に係るステッピングモータ制御装置の構成例を示す。 Embodiment 2 A stepping motor controller and its control method according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. FIG. 3 shows a configuration example of a stepping motor control device according to this embodiment.

実施例1では、出力トルク推定値をA相、B相の電圧検出値と電流検出値を用いて演算したが、本実施例はA相或いはB相のいずれか1相のみで演算する。図3において、符号1~9は図1のものと同一物である。 In the first embodiment, the output torque estimation value is calculated using the A-phase and B-phase voltage detection values and current detection values, but in the present embodiment, calculation is performed using only one of the A-phase and the B-phase. 3, reference numerals 1 to 9 are the same as those in FIG.

図4は、本発明の特徴であるトルク・脱調推定部10’の構成を示しており、図4に示す符号101~105および107~109は図2と同一物である。本実施例の特徴は、図2に示すトルク推定部106の代わりに、図4に示すトルク推定部106aにおいて出力トルク推定値τm^^を式(8)或いは式(9)により演算する点にある。 FIG. 4 shows the configuration of the torque/step-out estimating section 10', which is a feature of the present invention. Reference numerals 101-105 and 107-109 shown in FIG. A feature of this embodiment is that the torque estimation unit 106a shown in FIG. 4 instead of the torque estimation unit 106 shown in FIG. be.

Figure 0007294917000008
Figure 0007294917000008

Figure 0007294917000009
Figure 0007294917000009

A相およびB相のどちらか一方のトルクを推定し、当該推定した出力トルク推定値を2倍することで、定常的なトルクは式(3)と同等性能で求めることができるのでソフトウェア演算式の簡略化に有効である。 By estimating the torque of either the A phase or the B phase and doubling the estimated output torque estimated value, the steady torque can be obtained with the same performance as the equation (3). is effective for simplification of

以上説明したように、本実施例のステッピングモータ制御装置では、トルク・脱調推定部10’において、ステッピングモータ1の巻線1相分の出力トルクを推定し、当該推定した出力トルク推定値にステッピングモータ1の巻線相数分を乗じてステッピングモータ1全体の出力トルクを推定する。 As described above, in the stepping motor control apparatus of the present embodiment, the torque/step-out estimating section 10′ estimates the output torque for one winding phase of the stepping motor 1, and the estimated output torque value is The output torque of the entire stepping motor 1 is estimated by multiplying by the number of winding phases of the stepping motor 1 .

図5を参照して、本発明の実施例3のステッピングモータ制御装置とその制御方法について説明する。図5は、本実施例に係るステッピングモータ制御装置の構成例を示す。 Embodiment 3 A stepping motor controller and its control method according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a configuration example of a stepping motor control device according to this embodiment.

本実施例は、ステッピングモータ駆動システムに本発明を適用したものである。本実施例では、出力トルク推定値τm^に応じて、位相指令7(θ*)の変化(速度指令の大きさ)を自動的に修正する。図5において、符号1~10は図1のものと同一物である。 This embodiment applies the present invention to a stepping motor drive system. In this embodiment, the change in the phase command 7 (.theta.*) (magnitude of the speed command) is automatically corrected according to the estimated output torque value .tau.m.sup.m. 5, reference numerals 1 to 10 are the same as those in FIG.

ここでは、出力トルク推定値τm^が最大トルクTL_max近傍であるとき、位相指令修正部11において、第1の位相指令θ*と出力トルク推定値τm^を用いて式(10)に従い第2の位相指令θ**を演算する構成にしている。 Here, when the estimated output torque τm is near the maximum torque TL_max , the phase command correction unit 11 uses the first phase command θ* and the estimated output torque τm in accordance with equation (10) to obtain the second It is configured to calculate the phase command θ** of

Figure 0007294917000010
Figure 0007294917000010

本実施例のステッピングモータ制御装置では、出力トルク推定値に応じて、駆動ドライバ2の電流設定値を自動調整する。 In the stepping motor control device of this embodiment, the current set value of the drive driver 2 is automatically adjusted according to the output torque estimated value.

ここで、K2は比例ゲインであり、負荷トルクがゆっくり変化する場合、K2は0.95~0.9程度に設定すればよい。また、負荷トルクが急激に変化する場合、K2を0.9以下に設定してもよい。このような構成にしてもステッピングモータの脱調を防止することができる。 Here, K 2 is a proportional gain, and when the load torque changes slowly, K 2 should be set to about 0.95 to 0.9. Moreover, when the load torque changes rapidly, K2 may be set to 0.9 or less. Even with such a configuration, the stepping motor can be prevented from stepping out.

図6を参照して、本発明の実施例4のステッピングモータ制御装置とその制御方法について説明する。図6は、本実施例に係るステッピングモータ制御装置の構成例を示す。 A stepping motor controller and its control method according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a configuration example of a stepping motor control device according to this embodiment.

本実施例は、ステッピングモータ駆動システムに、電流指令修正部9と位相指令修正部11の動作(作用)を同時に実施するものである。出力トルク推定値τ^に応じて、式(7)に基づき第2の電流指令I**を演算し、式(10)に基づき第2の位相指令θ**を演算している。 In this embodiment, the operation (action) of the current command correcting section 9 and the phase command correcting section 11 is performed simultaneously in the stepping motor drive system. According to the output torque estimated value τ m ^, the second current command I** is calculated based on equation (7), and the second phase command θ** is calculated based on equation (10).

本実施例をステッピングモータ制御装置に適用すれば、少ない電流で脱調せずにステッピングモータを安定に駆動することができる。 If this embodiment is applied to a stepping motor controller, the stepping motor can be stably driven with a small current without stepping out.

また、本実施例のステッピングモータ制御装置では、起電圧位相推定値の変化からステッピングモータ1の脱調を推定し、脱調と判定した場合、脱調推定信号を出力し、当該脱調推定信号に応じて、駆動ドライバ2への通電を中断する。或いは、脱調と判定した場合、脱調推定信号を出力し、出力トルク推定値または脱調推定信号に応じて、駆動ドライバ2に与える位相指令θ*の加減速レートを自動調整する。 Further, in the stepping motor control apparatus of the present embodiment, step-out of the stepping motor 1 is estimated from a change in the electromotive voltage phase estimated value. , the energization of the driver 2 is interrupted. Alternatively, when it is determined that there is a step-out, a step-out estimation signal is output, and the acceleration/deceleration rate of the phase command θ * given to the driver 2 is automatically adjusted according to the output torque estimate value or the step-out estimation signal.

なお、位相指令7や電流指令8の修正演算は、上位装置であるプログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)やコンピュータと接続するローカル・エリア・ネットワーク(LAN)上で実施してもよい。 The correction calculation of the phase command 7 and the current command 8 may be performed on a local area network (LAN) connected to a programmable logic controller (PLC) or a computer, which is a host device.

以上で説明した実施例1~4においては、汎用のマイクロプロセッサを用いた場合を想定しているが、アナログ回路やFPGA(Field Programmable Gate Array)による構成で行ってもよい。 In the first to fourth embodiments described above, it is assumed that a general-purpose microprocessor is used, but a configuration using an analog circuit or an FPGA (Field Programmable Gate Array) may also be used.

さらに、本発明の対象となるステッピングモータは、2相に限らず、例えば5相であってもよい。 Further, the stepping motor to which the present invention is applied is not limited to two phases, and may be five phases, for example.

また、実施例1~4において、駆動ドライバ2を構成するスイッチング素子としては、Si(シリコン)半導体素子であっても、SiC(シリコンカーバイト)やGaN(ガリウムナイトライド)などのワイドバンドギャップ半導体素子であってもよい。 Further, in Examples 1 to 4, the switching elements constituting the driving driver 2 may be Si (silicon) semiconductor elements or wide bandgap semiconductors such as SiC (silicon carbide) and GaN (gallium nitride). It may be an element.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. A part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.

1…ステッピングモータ、2…駆動ドライバ、2a…A相ドライバ、2b…B相ドライバ、2c…直流電圧(電源)、3…A相電圧検出器、4…A相電流検出器、5…B相電圧検出器、6…B相電流検出器、7…位相指令、8…電流指令、9…電流指令修正部、10,10’…トルク・脱調推定部、11…位相指令修正部、101~104…一次遅れフィルタ、105…微分演算部、106,106a…トルク推定部、107…位相推定部、108…周期演算部、109…脱調推定部、θ*…(第1の)位相指令、θ**…(第2の)位相指令、ω*…角周波数(角速度成分)、I* …(第1の)電流指令、I**…(第2の)電流指令、Vac…A相(A軸)電圧検出値、Iac…A相(A軸)電流検出値、Vbc…B相(B軸)電圧検出値、Ibc…B相(B軸)電流検出値、τm^,τm^^…出力トルク推定値、θm^…起電圧位相推定値、GA_on/off…ゲートON/OFF信号。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Stepping motor 2... Drive driver 2a... A-phase driver 2b... B-phase driver 2c... DC voltage (power supply) 3... A-phase voltage detector 4... A-phase current detector 5... B-phase Voltage detector 6 B-phase current detector 7 Phase command 8 Current command 9 Current command corrector 10, 10' Torque/step-out estimator 11 Phase command corrector 101- 104 First-order lag filter 105 Differential calculator 106, 106a Torque estimator 107 Phase estimator 108 Period calculator 109 Step-out estimator θ * (first) phase command θ ** ... (second) phase command, ω * ... angular frequency (angular velocity component), I * ... (first) current command, I ** ... (second) current command, Vac... phase A ( A axis) voltage detection value, Iac... A phase (A axis) current detection value, Vbc... B phase (B axis) voltage detection value, Ibc... B phase (B axis) current detection value, τm^, τm^^... Output torque estimated value, θm̂: EMF phase estimated value, GA_on/off : Gate ON/OFF signal.

Claims (10)

ステッピングモータの駆動を制御するステッピングモータ制御装置であって、
ステッピングモータの出力電圧と回転数を制御する駆動ドライバと、
前記ステッピングモータの出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記ステッピングモータの出力電流を検出する電流検出器と、
前記電圧検出器で検出した電圧検出値、前記電流検出器で検出した電流検出値、および前記ステッピングモータの速度情報から前記ステッピングモータの出力トルクおよび起電圧位相を推定するトルク・脱調推定部と、を備え、
前記トルク・脱調推定部は、前記電圧検出器で検出した電圧検出値の基本波成分を抽出する第1の一次遅れフィルタと、
前記電流検出器で検出した電流検出値の基本波成分を抽出する第2の一次遅れフィルタと、
前記第1の一次遅れフィルタの出力値、前記第2の一次遅れフィルタの出力値、および前記速度情報から出力トルク推定値を算出するトルク推定部と、
前記第1の一次遅れフィルタの出力値、前記第2の一次遅れフィルタの出力値、および前記ステッピングモータの回路定数である巻線抵抗の設定値から起電圧位相推定値を算出する位相推定部と、
前記速度情報から当該速度情報の逆数となる周期を算出する周期演算部と、
前記起電圧位相推定値、前記周期に基づき前記駆動ドライバの制御信号を設定する脱調推定部を有し、
前記トルク・脱調推定部で推定した出力トルク推定値および起電圧位相推定値に基づき前記ステッピングモータの駆動を制御することを特徴とするステッピングモータ制御装置。
A stepping motor control device for controlling the driving of a stepping motor,
a drive driver that controls the output voltage and rotation speed of the stepping motor;
a voltage detector that detects the output voltage of the stepping motor;
a current detector that detects the output current of the stepping motor;
a torque/step-out estimating unit for estimating the output torque and electromotive voltage phase of the stepping motor from the voltage detection value detected by the voltage detector, the current detection value detected by the current detector, and speed information of the stepping motor; , and
The torque/step-out estimating unit includes a first first-order lag filter for extracting a fundamental wave component of the voltage detection value detected by the voltage detector;
a second first-order lag filter for extracting a fundamental wave component of the current detection value detected by the current detector;
a torque estimator that calculates an estimated output torque value from the output value of the first first-order lag filter, the output value of the second first-order lag filter, and the speed information;
a phase estimator that calculates an electromotive voltage phase estimation value from the output value of the first first-order lag filter, the output value of the second first-order lag filter, and the setting value of the winding resistance that is the circuit constant of the stepping motor; ,
a cycle calculator that calculates a cycle that is the reciprocal of the speed information from the speed information;
a step-out estimating unit that sets a control signal for the driving driver based on the electromotive voltage phase estimation value and the period;
A stepping motor control device for controlling driving of the stepping motor based on an output torque estimated value and an electromotive voltage phase estimated value estimated by the torque/step-out estimating section.
ステッピングモータの駆動を制御するステッピングモータ制御装置であって、
ステッピングモータの出力電圧と回転数を制御する駆動ドライバと、
前記ステッピングモータの出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記ステッピングモータの出力電流を検出する電流検出器と、
前記電圧検出器で検出した電圧検出値、前記電流検出器で検出した電流検出値、および前記ステッピングモータの速度情報から前記ステッピングモータの出力トルクおよび起電圧位相を推定するトルク・脱調推定部と、を備え、
前記トルク・脱調推定部において、前記ステッピングモータの巻線1相分の出力トルクを推定し、当該推定した出力トルク推定値に前記ステッピングモータの巻線相数分を乗じて前記ステッピングモータ全体の出力トルクを推定し、
前記トルク・脱調推定部で推定した出力トルク推定値および起電圧位相推定値に基づき前記ステッピングモータの駆動を制御することを特徴とするステッピングモータ制御装置。
A stepping motor control device for controlling the driving of a stepping motor,
a drive driver that controls the output voltage and rotation speed of the stepping motor;
a voltage detector that detects the output voltage of the stepping motor;
a current detector that detects the output current of the stepping motor;
a torque/step-out estimating unit for estimating the output torque and electromotive voltage phase of the stepping motor from the voltage detection value detected by the voltage detector, the current detection value detected by the current detector, and speed information of the stepping motor; , and
In the torque/out-of-step estimating section, the output torque for one winding phase of the stepping motor is estimated, and the estimated output torque estimated value is multiplied by the number of winding phases of the stepping motor to obtain the total output torque of the stepping motor. Estimate the output torque ,
A stepping motor control device for controlling driving of the stepping motor based on an output torque estimated value and an electromotive voltage phase estimated value estimated by the torque/step-out estimating section.
請求項1または2に記載のステッピングモータ制御装置であって、
前記出力トルク推定値に応じて、前記駆動ドライバの電流設定値を自動調整することを特徴とするステッピングモータ制御装置。
The stepping motor control device according to claim 1 or 2 ,
A stepping motor controller for automatically adjusting a current set value of the driver in accordance with the output torque estimated value.
請求項1または2に記載のステッピングモータ制御装置であって、
前記起電圧位相推定値の変化から前記ステッピングモータの脱調を推定し、
脱調と判定した場合、脱調推定信号を出力し、
当該脱調推定信号に応じて、前記駆動ドライバへの通電を中断することを特徴とするステッピングモータ制御装置。
The stepping motor control device according to claim 1 or 2 ,
estimating out-of-step of the stepping motor from a change in the electromotive voltage phase estimated value;
If it is determined that there is a step-out, output a signal for estimating the step-out,
A stepping motor control device, wherein power supply to the drive driver is interrupted according to the out-of-step estimation signal.
請求項1または2に記載のステッピングモータ制御装置であって、
前記起電圧位相推定値の変化から前記ステッピングモータの脱調を推定し、
脱調と判定した場合、脱調推定信号を出力し、
前記出力トルク推定値または前記脱調推定信号に応じて、前記駆動ドライバに与える位相指令の加減速レートを自動調整することを特徴とするステッピングモータ制御装置。
The stepping motor control device according to claim 1 or 2 ,
estimating out-of-step of the stepping motor from a change in the electromotive voltage phase estimated value;
If it is determined that there is a step-out, output a signal for estimating the step-out,
A stepping motor control device that automatically adjusts an acceleration/deceleration rate of a phase command given to the driver in accordance with the output torque estimation value or the step-out estimation signal.
ステッピングモータの駆動を制御するステッピングモータ制御方法であって、
ステッピングモータの出力電圧および出力電流を検出し、
当該検出した電圧検出値および電流検出値、および前記ステッピングモータの速度情報から前記ステッピングモータの出力トルクおよび起電圧位相を推定し、
前記電圧検出値および前記電流検出値の基本波成分を抽出し、
当該抽出した電圧検出値および電流検出値の基本波成分、および前記速度情報から出力トルク推定値を算出し、
当該抽出した電圧検出値および電流検出値の基本波成分、および前記ステッピングモータの回路定数である巻線抵抗の設定値から起電圧位相推定値を算出し、
前記速度情報から当該速度情報の逆数となる周期を算出し、
前記起電圧位相推定値、前記周期に基づき前記ステッピングモータの駆動ドライバの制御信号を設定し、
前記推定した出力トルク推定値および起電圧位相推定値に基づき前記ステッピングモータの駆動を制御することを特徴とするステッピングモータ制御方法。
A stepping motor control method for controlling driving of a stepping motor, comprising:
Detects the output voltage and output current of a stepping motor,
estimating an output torque and an electromotive voltage phase of the stepping motor from the detected voltage detection value and current detection value and speed information of the stepping motor;
extracting fundamental wave components of the voltage detection value and the current detection value;
calculating an estimated output torque value from the fundamental wave components of the extracted voltage detection value and current detection value and the speed information;
calculating an electromotive voltage phase estimation value from the fundamental wave component of the extracted voltage detection value and current detection value, and the setting value of the winding resistance, which is the circuit constant of the stepping motor;
calculating a cycle that is the reciprocal of the speed information from the speed information;
setting a control signal for a driver of the stepping motor based on the estimated electromotive voltage phase value and the period;
A stepping motor control method comprising: controlling driving of the stepping motor based on the estimated output torque estimated value and electromotive voltage phase estimated value.
ステッピングモータの駆動を制御するステッピングモータ制御方法であって、
ステッピングモータの出力電圧および出力電流を検出し、
当該検出した電圧検出値および電流検出値、および前記ステッピングモータの速度情報から前記ステッピングモータの出力トルクおよび起電圧位相を推定し、
前記ステッピングモータの巻線1相分の出力トルクを推定し、当該推定した出力トルク推定値に前記ステッピングモータの巻線相数分を乗じて前記ステッピングモータ全体の出力トルクを推定し、
前記推定した出力トルク推定値および起電圧位相推定値に基づき前記ステッピングモータの駆動を制御することを特徴とするステッピングモータ制御方法。
A stepping motor control method for controlling driving of a stepping motor, comprising:
Detects the output voltage and output current of a stepping motor,
estimating an output torque and an electromotive voltage phase of the stepping motor from the detected voltage detection value and current detection value and speed information of the stepping motor;
estimating an output torque for one winding phase of the stepping motor, and multiplying the estimated output torque estimated value by the number of winding phases of the stepping motor to estimate the output torque of the entire stepping motor ;
A stepping motor control method comprising: controlling driving of the stepping motor based on the estimated output torque estimated value and electromotive voltage phase estimated value .
請求項6または7に記載のステッピングモータ制御方法であって、
前記出力トルク推定値に応じて、前記ステッピングモータの駆動ドライバの電流設定値を自動調整することを特徴とするステッピングモータ制御方法。
The stepping motor control method according to claim 6 or 7,
A stepping motor control method comprising: automatically adjusting a current set value of a driver of the stepping motor according to the output torque estimated value.
請求項6または7に記載のステッピングモータ制御方法であって、
前記起電圧位相推定値の変化から前記ステッピングモータの脱調を推定し、
脱調と判定した場合、脱調推定信号を出力し、
当該脱調推定信号に応じて、前記ステッピングモータの駆動ドライバへの通電を中断することを特徴とするステッピングモータ制御方法。
The stepping motor control method according to claim 6 or 7,
estimating out-of-step of the stepping motor from a change in the electromotive voltage phase estimated value;
If it is determined that there is a step-out, output a signal for estimating the step-out,
A stepping motor control method comprising interrupting power supply to a driver of the stepping motor in accordance with the out-of-step estimation signal.
請求項6または7に記載のステッピングモータ制御方法であって、
前記起電圧位相推定値の変化から前記ステッピングモータの脱調を推定し、
脱調と判定した場合、脱調推定信号を出力し、
前記出力トルク推定値または前記脱調推定信号に応じて、前記ステッピングモータの駆動ドライバに与える位相指令の加減速レートを自動調整することを特徴とするステッピングモータ制御方法。
The stepping motor control method according to claim 6 or 7,
estimating out-of-step of the stepping motor from a change in the electromotive voltage phase estimated value;
If it is determined that there is a step-out, output a signal for estimating the step-out,
A stepping motor control method comprising: automatically adjusting an acceleration/deceleration rate of a phase command given to a driver of the stepping motor according to the output torque estimated value or the step-out estimated signal.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004289898A (en) 2003-03-20 2004-10-14 Japan Servo Co Ltd Drive device for stepping motor
JP2009213244A (en) 2008-03-04 2009-09-17 Oriental Motor Co Ltd Stepping motor drive controller and control method
JP2012217272A (en) 2011-03-31 2012-11-08 Miwa Lock Co Ltd Drive controller of stepping motor, drive mechanism, drive control method and drive control program
JP2013071442A (en) 2011-09-29 2013-04-22 Brother Industries Ltd Printer
JP5586701B2 (en) 2010-10-05 2014-09-10 三菱電機株式会社 Stepping motor micro-step drive controller
JP2017208930A (en) 2016-05-18 2017-11-24 キヤノン株式会社 Motor control apparatus and image forming apparatus
JP2019097255A (en) 2017-11-20 2019-06-20 キヤノン株式会社 Motor control device, sheet transfer device, and image forming device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09168271A (en) * 1995-12-15 1997-06-24 Fujii Seimitsu Kaitenki Seisakusho:Kk Synchronous motor and method of controlling the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004289898A (en) 2003-03-20 2004-10-14 Japan Servo Co Ltd Drive device for stepping motor
JP2009213244A (en) 2008-03-04 2009-09-17 Oriental Motor Co Ltd Stepping motor drive controller and control method
JP5586701B2 (en) 2010-10-05 2014-09-10 三菱電機株式会社 Stepping motor micro-step drive controller
JP2012217272A (en) 2011-03-31 2012-11-08 Miwa Lock Co Ltd Drive controller of stepping motor, drive mechanism, drive control method and drive control program
JP2013071442A (en) 2011-09-29 2013-04-22 Brother Industries Ltd Printer
JP2017208930A (en) 2016-05-18 2017-11-24 キヤノン株式会社 Motor control apparatus and image forming apparatus
JP2019097255A (en) 2017-11-20 2019-06-20 キヤノン株式会社 Motor control device, sheet transfer device, and image forming device

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