JPH01198290A - Ｄｃモータの定速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、ＤＣモータの定速制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、ＤＣモータ′の定速制御装置としては第４図に示
すように、目標回転数に対応して周期が設定された基準
クロックＣＬＫを速度誤差検出を行なう速度比較器１に
入力するとともに、ＤＣモータ２の実際の回転速度をＦ
Ｇエンコーダ３で検出して回転速度に対応した周期の周
波数信号ＦＳを速度比較器１に入力し、その速度比較器
１で基準クロックＣＬＫと周波数信号ＦＳとの周期差か
ら設定回転数と検出回転数との差、すなわち速度誤差を
検出し、その検出した速度誤差によってゲインが一義的
に決められているゲインコントローラ４が印加電圧を決
定し、その印加電圧に基づいてモータ駆動回路５がＤＣ
モータ２を駆動するようになっていた。

この従来装置ではゲインコントローラ４のゲインが一義
的に決定されるため、例えばゲインを高く設定すればＤ
Ｃモータの応答性がよくなるが定速制御の安定性が悪く
なり、またゲインを低く設定すれば定速制御の安定性は
よいが応答性が悪くなる問題がある。

そして従来では定速制御の安定性を重視するためゲイン
を小さく設定していた。

（発明が解決しようとする問題点） 従って従来では応答性が悪くなり、始動時に特性のオー
バシュートやアンダーシュートが大きく発生する問題が
あり、また設定回転数を可変した場合、実際の回転数が
設定回転速度するまでの時間が長くかかるなどの問題が
あった。

そこで本発明は、始動時や設定回転数を可変したときの
応答性がよく、しかも定速制御の安定性がよいＤＣモー
タの定速制御装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、ＤＣモータと、このＤＣモータの回転速度
を検出する速度検出手段と、この速度検出手段による検
出回転速度と予め設定された設定回転速度との誤差を比
較検出する速度誤差検出手段と、この速度誤差検出手段
が検出した速度誤差に基づいて誤差の大小によりゲイン
が大小変化するようにゲイン選択を行ない制御ゲインを
決定する制御ゲイン決定手段と、検出回転速度と設定回
転速度を比較し、その速度誤差に基づいて誤差の大小に
よりゲインの増減量が大小変化するようにゲインの増減
量を決定するゲイン増減量決定手段と、このゲイン増減
量決定手段にて決定されたゲインの増減量と制御ゲイン
決定手段にて決定された制御ゲインとによりＤＣモータ
への印加電圧を決定する印加電圧決定手段と、この印加
電圧決定手段にて決定された印加電圧に基づいてＤＣモ
ータを駆動するモータ駆動回路とからなるものである。

（作用） このような構成の本発明においては、ＤＣモータの実際
の回転速度と予め設定した回転速度とを速度誤差検出手
段で比較してその誤差を求め、その誤差の大きさに応じ
てゲイン選択が行われ制御ゲインが決定される。例えば
誤差が大きければ制御ゲインが大きくなるように決定さ
れる。

一方、ゲイン増減量決定手段にて実際の回転速度と設定
回転速度との速度誤差に基づいてゲインの増減量が決定
される。例えば実際の回転速度が設定回転速度よりも小
さいときにはＤＣモータの回転数が目標の回転数に達し
ていないと見なされてゲインの増減量がどんどん増える
方向に制御され、また実際の回転速度が設定回転速度よ
りも大きいときにはＤＣモータの回転数が目標の回転数
を越えていると見なされてゲインの増減量がどんどん減
る方向に制御される。

従って実際の回転速度と設定された目標の回転速度との
誤差が大きいほどゲインの増減分が大きくなり、ＤＣモ
ータをより早く目標の回転速度に持って行くことができ
る。また誤差が小さいときにはゲインの増減分が小さく
なりＤＣモータをより安定に回転制御することができる
ようになる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すように、目標回転数に対応して周期が設定
された基準クロックＣＬＫを速度誤差検出を行なう速度
誤差検出手段としての速度比較器１１に入力している。

またＤＣモータ１２の回転速度を速度検出手段としての
ＦＧエンコーダ１３で検出し、そのエンコーダ１３から
回転速度に対応した周期の周波数信号ＦＳを前記速度比
較器１１に入力している。

前記速度比較器１１は基準クロックＣＬＫの周期と周波
数信号ＦＳの周期との周期差から目標速度に対する実際
の回転速度の速度誤差を検出し、その誤差検出出力をゲ
インコントローラ１４並びに制御ゲイン決定手段１５の
乗算器１６に°供給している。

前記制御ゲイン決定手段１５には各種ゲインの大きさが
設定されたＡレジスタ１７、Ｂレジスタ１８、Ｃレジス
タ１９が設けられ、その各レジスタ１７，１８．１９に
設定れたゲインが切換え式のアナログスイッチ２０を介
して前記乗算器１６に選択的に供給されるようになって
いる。前記乗算器１６は入力される速度誤差と選択され
たゲインとを乗算して増幅し制御ゲインとして印加電圧
決定手段を構成する加算器２１に出力している。

また前記ＦＧエンコーダ１３からの周波数信号ＦＧが前
記基準クロックＣＫＬとともにゲイン増減量決定手段２
２の加減算器２３に供給されている。

前記ゲイン増減量決定手段２２には各種積分ゲインの大
きさが設定されたＤレジスタ２４、Ｅレジスタ２５、Ｆ
レジスタ２６が設けられ、その各レジスタ２４，２５．
２６に設定れた積分ゲインが切換え式のアナログスイッ
チ２７を介して前記加減算器２３に選択的に供給される
ようになっている。前記加減算器２３はアップダウンカ
ウンタを設け、前記各レジスタ２４〜２６から選択的に
人力した積分ゲインを１ステップ当りの増減量として、
基準クロックＣＬＫ及び周波数信号ＦＳをそれぞれアッ
プカウント、ダウンカウントシ、さらに入力された積分
ゲインと加減算器２３の出力を入力として加減算を行な
いゲインの増減量を決定し、その増減量を前記加算器２
１に出力している。

前記ゲインコントローラ１４は前記速度比較器１１から
の速度誤差の大小に応じて前記各アナログスイッチ２０
．２７を切換え制御するもので、速度誤差が大きいとき
には大きな制御ゲイン及び積分ゲインが設定されている
レジスタを選択するように切換え制御する。

前記加算器２１は制御ゲイン決定手段１５からの制御ゲ
インにゲイン増減量決定手段２２からのゲイン増減量を
加算してモータ１２への印加電圧を決定し、モータ駆動
回路２８を制御する。前記モータ駆動回路２８は決定さ
れた印加電圧に基づいて前記ＤＣモータ１２を回転制御
するようにな較器１１で基準クロックＣＬＫの周期とＦ
Ｇエンコーダ１３からの周波数信号ＦＳの周期を比較し
、目標回転速度に対する実際の回転速度の誤差を検出す
る。そして速度誤差が大きければゲインコントローラ１
４はアナログスイッチ２０．２７を切換え制御して大き
な値のゲインが乗算器１６に供給し、大きな値の積分ゲ
インが加減算器２３に供給するようにする。

しかして乗算器１６は速度誤差とゲインを乗算して制御
ゲインを決定する。

一方、加減算器２３は基準クロックＣＬＫでアップカウ
ントするとともに周波数信号でダウンカウントし、入力
される積分ゲインと自己の出力とを入力して加減算を行
なう。従って目標回転数が高ければ基準クロックＣＬＫ
が周波数信号ＦＳに比べて多く入力されるので積分ゲイ
ンの値がどんどん加算されて行き大きくなる。

従って加算器２１で加算されて決定される印加電圧は、
第２図にグラフａで示すように目標回転数に達するまで
は大きくなり続け、これによりＤＣモータ１２は第３図
にグラフｂで示すように応答性よく目標回転数に達する
ようになる。

そしてＤＣモータ１２の回転数が目標回転数近くになる
と速度誤差が小さくなるのでゲインコントローラ１４に
よって各アナログスイッチ１６゜２７が設定ゲインの小
さい方に切換えられ、従って加減算器２３から出力され
る積分ゲインが小さくなる。こうして印加電圧の上昇度
合いが低くなり、ＤＣモータ１２はスムーズに目標回転
数に到達するようになる。すなわち第３図にグラフａで
示すようにＤＣモータ１２の回転数が目標回転数に近付
くにしたがってグラフｂに示すようにゲインは徐々に低
下するようになる。従ってオーバーシュートやアンダー
シュートが発生する虞れはない。

またＤＣモータ１２の回転数が目標回転数を大きく越え
ることがあると、加減算器２３によって積分ゲインが減
算され印加電圧が減少するように制御される。従ってＤ
Ｃモータ１２は追従性よく目標回転数に戻されることに
なる。

このように速度誤差によって決定される制御ゲインに対
して同じく速度誤差の大きさによってどんどん加算され
、またはどんどん減算される積分ゲインを加算すること
によって最終的なゲインを決めて印加電圧を決定してい
るので、ＤＣモータ１２を目標の回転速度に到達させる
ときの応答性はよく、しかも目標回転数に到達した後の
安定性も良好となる。

なお、前記実施例では制御ゲイン決定手段をレジスタ、
アナログスイッチ、乗算器で構成し、またゲイン増減量
決定手段をレジスタ、アナログスイッチ、加減算器で構
成したがならずしもこれに限定されるものではなく、マ
イクロコンピュータを使用してソフトウェアで演算処理
して制御ゲイン及びゲイン増減量を決定することもでき
る。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、始動時や設定回
転数を可変したときの応答性がよく、しかも定速制御の
安定性がよいＤＣモータの定速制御装置を提供できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はこの発明の実施例を示すもので、第
１図はブロック図、第２図は印加電圧変化と回転数変化
を示すグラフ、第３図は回転数変化とゲイン変化を示す
グラフ、第４図は従来例を示すブロック図である。 １１・・・速度比較器（速度誤差検出手段）、１２・・
・ＤＣモータ、１３・・・ＦＧエンコーダ（速度検出手
段）、１４・・・ゲインコントローラ、１５・・・制御
ゲイン決定手段、２１・・・加算器（印加電圧決定手段
）、２２・・・ゲイン増減量決定手段、２８・・・モー
タ駆動回路。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第２　図 ０　　　　　　　　　　　　　　　時間第３図 ｃｆ１ １、事件の表示 特願昭６３−１９６８５号 ２、発明の名称 モータの制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （３０７）　　株式会社　東芝 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号 〒１００　　電話　０３　（５０２）３１８１　（大代
表）（５８４７）　　弁理士　　鈴　　江　　武　　彦
７、補正の内容 （１、発明の名称を下記の通り訂正する。 記 モータの制御装置 （２、特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 （３）明細書第４頁第２行目から第６頁第３行目にわた
って「（問題点を解決するための手段）・・・回転制御
することができるようになる。」とあるを下記の通り訂
正する。 記 （問題点を解決するための手段） この発明は、モータと、このモータの回転速度を検出す
る速度検出手段と、この速度検出手段による検出回転速
度と予め設定された設定回転速度との誤差を比較検出す
る速度誤差検出手段と、この速度誤差検出手段による誤
差を受けて動作を行なう比例動作手段並びに積分動作手
段と、この比例動作手段からの出力と積分動作手段から
の出力を受けて、モータへの印加電圧を決定する印、Ｉ
ＪＩ電圧決定手段とからなるモータの制御装置において
、比例動作手段および積分動作手段には、複数のゲイン
が予め設定され、誤差の大きさに応じゲインを選択する
ゲイン選択手段が設けられているものである。 （作　用） このような構成の本発明においては、モータの実際の回
転速度と予め設定された設定回転速度との誤差を速度誤
差検出手段で比較検出する。この検出された誤差に基づ
いて比例動作手段並びに積分動作手段がそれぞれ動作し
その誤差の大きさに応じて設定されている複数のゲイン
から対応するゲインを選択する。そして選択されたゲイ
ンに塙づいた比例動作手段からの出力と積分動作手段か
らの出力を印加電圧決定手段に入力することによってモ
ータに印加される電圧が決定される。 このような制御を行なうことによってモータの回転速度
と設定された目標の回転速度との誤差が大きいときには
ゲインが高くなってモータ印加電圧の増減分が高くなり
モータは目標の回転数に早く到達するようになる。また
モータの回転速度と設定された目標の回転速度との誤差
が小さくモータが安定回転しているときにはゲインが低
くなってモータ印加電圧の増減分が低くなりモータは目
標の回転数に対して安定して動作するようになる。 （４）明細書節６頁ｔ？Ｓ１９行目並びに第７頁第１行
目に［制御ゲイン決定手段」とあるを「比例動作手段」
と訂正する。 （５）明細書第７頁第１行目に「各種ゲイン」とあるを
「各種比例ゲイン」と訂正する。 （６）明細書第７頁第４行目から第５行目にわたって「
設定されたゲインが切換え式のアナログスイッチ」とあ
るを「設定された比例ゲインがゲイン選択手段としての
アナログスイッチ」と訂正する。 （７）明細書第７頁第７行目から第８行目にわたって「
選択されたゲイン」とあるを「選択された比例ゲイン」
と訂正する。 （８）明細書第７頁第８行目に「制御ゲイン」とあるを
「比例要素」と訂正する。 （９）明細書第７頁第１１行目から第１２行目並びに第
１４行目に「ゲイン増減量決定手段」とあるを「積分動
作手段」と訂正する。 （１０）明細書第７頁第１８行目に「が切換え式のアナ
ログスイッチ」とあるを「がゲイン選択手段としてのア
ナログスイッチ」と訂正する。 （１１）明細書第８頁第７行目に「増減量を前記」とあ
るを「増減量を積分要素として前記」と訂正する。 （１２）明細書第８頁第１２行目並びに第１６行目に「
制御ゲイン」とあるを「比例ゲイン」と訂正する。 （１３）明細書第８頁第１５行目に「制御ゲイン決定（
１５）明細書第８頁第１７行目に「ゲイン増減量」とあ
るを「積分要素」と訂正する。 （１Ｂ）明細書第９頁第８行目並びに第１１行目に「ゲ
イン」とあるを「比例ゲイン」と訂正する。 （１７）明細書第９頁第１２行目に「制御ゲイン」とあ
るを「比例要素」と訂正する。 （１８）明細書第９頁第１８行目から第１９行目にわた
って「積分ゲインの値がどんどん加算′されて行き大き
くなる。」とあるを「ゲインの値が加算されて大きくな
り出力される積分要素が次第に大きくなる。」と訂正す
る。 （■９）明細書第１０頁第９行目に「積分ゲイン」とあ
るを「積・分要素」と訂正する。 （２０）明細書第１１頁第３行目から第４行目にわたっ
て「制御ゲイン」とあるを「比例要素」と訂正する。 （２１）明細書第１１頁第４行目から第７行目にわたっ
て「どんどん加算され・・・印加電圧」とあるを「次第
に増加又は減算される積分要素を加算することによって
印加電圧」と訂正する。 （２２）明細書第１１頁第１１行目に「制御ゲイン決定
手段」とあるを「比例動作手段」と訂正する。 （２３）明細書第１１頁第１３行目に「ゲイン増減量決
定手段」とあるを「積分動作手段」と訂正する。 （２４）明細書第１１頁第１６行目から第１７行口にわ
たって「制御ゲイン及びゲイン増減量」とあるを「比例
要素及び積分要素」と訂正する。 （２５）明細書第１２頁第１２行目に「制御ゲイン決定
手段」とあるを「比例動作手段」と訂正する。 （２６）明細書第１２頁第１３行目に「ゲイン増減量決
定手段」とあるを「積分動作手段」と訂正する。 （２７）図面の第１図を別紙図面の通り訂正する。 ２、特許請求の範囲 モータと、このモータの回転速度を検出する速度検出手
段と、この速は検出手段による検出回転速度と予め設定
された設定回転速度との誤差を比較検出する速度誤差検
出手段と、この速度誤差検出願人代理人　弁理士　鈴江
武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＤＣモータと、このＤＣモータの回転速度を検出する速
   度検出手段と、この速度検出手段による検出回転速度と
   予め設定された設定回転速度との誤差を比較検出する速
   度誤差検出手段と、この速度誤差検出手段が検出した速
   度誤差に基づいて誤差の大小によりゲインが大小変化す
   るようにゲイン選択を行ない制御ゲインを決定する制御
   ゲイン決定手段と、前記検出回転速度と設定回転速度を
   比較し、その速度誤差に基づいて誤差の大小によりゲイ
   ンの増減量が大小変化するようにゲインの増減量を決定
   するゲイン増減量決定手段と、このゲイン増減量決定手
   段にて決定されたゲインの増減量と前記制御ゲイン決定
   手段にて決定された制御ゲインとにより前記ＤＣモータ
   への印加電圧を決定する印加電圧決定手段と、この印加
   電圧決定手段にて決定された印加電圧に基づいて前記Ｄ
   Ｃモータを駆動するモータ駆動回路とからなることを特
   徴とするＤＣモータの定速制御装置。