JPH01202193A - ブラシレスモータの制御装置 - Google Patents

ブラシレスモータの制御装置

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JPH01202193A
JPH01202193A JP63089868A JP8986888A JPH01202193A JP H01202193 A JPH01202193 A JP H01202193A JP 63089868 A JP63089868 A JP 63089868A JP 8986888 A JP8986888 A JP 8986888A JP H01202193 A JPH01202193 A JP H01202193A
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誠 後藤
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】
産業上の利用分野 本発明は、ロータの回転位置を検出する位置検出部を有
するブラシレスモータの制御装置に関するものである。 従来の技術 モータの回転速度を速度検出器により検出して、その検
出信号によってモータへの供給電力を制御するモータの
制御装置は、ビデオテープレコーダのキャプスタンモー
タに使用されている。このような速度を制御する制御装
置には、負荷トルクの変動による回転速度の変動を十分
に抑制することが要求されている。 このような要求に対して、本出願人は特願昭60−22
9143号において、rモータの回転速度に応じた周期
の交流信号を生じる回転センサと、前記回転センサの交
流信号の周期に応じたデジタル信号を前記モータの1回
転当たりZq回(ここに、Zqは4以上の整数)得る速
度検出手段と、前記速度検出手段のデジタル信号にもと
すき演算・記憶して制御信号を作り出す補償手段と、前
記補償手段の制御手段に応じた電力を前記モータに供給
する電力振幅手段(駆動手段)とを具備し、前記補償手
段は、前記速度検出手段のデジタル信号により前記モー
タの回転誤差Eを検出する回転誤差検出手段と、前記速
度検出手段が新しいデジタル信号を得るのに対応してカ
ウント動作を行い、Nx−L(ここに、Nxは2以上の
整数で、Lは4以上の整数)をmod(法)とするカウ
ント値■を作るカウント手段と、逐次書き換え可能なラ
ム領域内に少なくともN x ’L個のデジタル値M〔
0〕からM(NxL−1)を格納するメモリ手段と、前
記カウント手段のカウント値■に対応して変化する整数
Jに対して、少なくとも前記メモリ手段のL間隔ずつ離
れたNx個のデジタル値群M (J−nL  (mod
  NxL))(n−1゜2、・・・・・・、Nx)を
使って合成計算された合成値を算出する合成値算出手段
(メモリ出力値作成手段)と、前記合成値算出手段によ
って算出された合成値と前記回転誤差検出手段の回転誤
差を加算した加算値に実質的に対応した更新値によって
、前記カウント手段のカウント値■に対応した前記メモ
リ手段のデジタル値を、順次M(0)。 M (1)、 M (2)、・・・・・・の順番に更新
保存する更新保存手段と、前記合成値算出手段によって
算出された合成値と前記回転誤差検出手段の現時点の回
転誤差を加算合成して前記制御信号を作り出す制御信号
作成手段とから構成したモータの速度上記のモータの速
度制御装置では、負荷トルクの変動から回転速度の変動
への周波数伝達関数が特定の周波数群において0もしく
は極めて小さくなるという優れた効果を得ることができ
た。しかしながら、メモリ手段のデジタル値M
〔0〕か
らM(NxL−1〕に回転誤差に対応した値が記憶され
るまでの間は、十分な低減効果を発揮していないことが
わかった。そのため、メモリ手段のデジタル値の個数が
多い場合には、上記の効果を得るまでの時間が非常に長
くかかるという欠点があった。 本発明は、負荷トルクの変動による回転速度の変動の低
減効果を短時間に得ることができるブラシレスモータの
制御装置を提供することを目的とするものである。 課題を解決するための手段 上記目的を解決するために、本発明のブラシレスモータ
の制御装置では、ロータの回転位置を検出する位置検出
部を有する多相のブラシレスモータと、前記ブラシレス
モータの回転速度に応じた周期の交流信号を生じる回転
センサ手段と、前記回転センサ手段の交流信号により前
記ブラシレスモータの1回転当たり複数回の検出を行う
速度検山手段と、制御信号を作り出す補償手段と、前記
補償手段の制御信号に応じて前記ブラシレスモータを駆
動する駆動手段と、前記補償手段の動作内容を指示する
動作指令手段を具備し、前記補償手段は、前記速度検出
手段の検出デジタル信号よりデジタル回転誤差を得る回
転誤差算出手段と、前記速度検出手段の検出時間間隔に
比例した時間毎に複数個のデジタル記憶値の内の1個を
順番に前記デジタル回転誤差に対応した値と少なくとも
1個の前記デジタル記憶値の合成値によって更新保存す
る記憶値保存手段と、前記デジタル回転誤差と少なくと
も1個の前記デジタル記憶値を合成して前記制御信号を
作り出す制御信号作成手段と、前記ブラシレスモータの
前記位置検出部の出力信号により前記ブラシレスモータ
の回転位置に対応したデジタル値を得る回転位置検出手
段と、前記動作指令手段の指示に従って制御動作内容を
変更する制御動作変更手段を有し、前記動作指令手段の
指示が前記ブラシレスモータの速度制御動作になると、
前記回転位置検出手段の前記デジタル値を利用して前記
ブラシレスモータの回転位置に対応した前記記憶値保存
手段のデジタル記憶値の記憶位置を検出し、前記記憶位
置から前記記憶値保存手段の更新保存動作を行うように
したものである。 また、回転位置検出手段のデジタル値の変化時点を検出
し、その変化時点の前記デジタル値に対応した記憶位置
を得るようにしている。 さらに、動作指令手段の指示による速度制御動作移行時
に、まず、記憶値保存手段の動作をおこなわせないで、
回転誤差算出手段と制御信号作成手段を用いた制御動作
を行なうようにし、次に、所要時間経過した後に前記記
憶値保存手段の動作を行なわせるようにしている。 作用 本発明では上記の構成にすることによって、ブラシレス
モータの速度制御動作移行時に、回転位置検出手段によ
ってブラシレスモータの回転位置を検出し、ブラシレス
モータの回転位置に対応した記憶値保存手段のデジタル
記憶値から更新保存することにより、回転位置に対応し
たデジタル記憶値をすみやかに利用することができ、速
度変動の低減効果を短時間に得ることができた。 また、回転位置検出手段のデジタル値の変化時点を検出
し、その変化時点の前記デジタル値に対応した記憶位置
を得るようにすれば、回転位置検出手段の検出デジタル
値の状態数が更新保存手段の記憶位置の個数よりも大幅
に少ない場合であっても、精度の良い記憶位置の検出が
できる。 さらに、速度制御動作への移行時に、まず、記憶値保存
手段の動作を行わせないで、回転誤差算出手段と制御信
号作成手段を用いた制御動作を行うようにし、次に、所
要時間経過した後に記憶値保存手段の動作も行わせるよ
うに構成したことによって、記憶値を利用した制御に移
った瞬間のスパイク的な速度変動による影響を迅速に収
束させることができた。 実施例 以下、本発明の一実施例のブラシレスモータの制御装置
について、ビデオテープレコーダのキャプスタンモータ
を例にとり、図面を参照しながら説明する。第2図に本
発明の実施例を表す構成図を示す。第2図において、ブ
ラシレスモータ1は回転センサ2と負荷10を直接回転
駆動する。ブラシレスモータ1は、たとえば本出願人が
提出した特願昭57−10691号に記載されているよ
うに、界磁用の多極のマグネット(例えば8極)を有す
るロータと、多相のコイル(例えば3相)を配設された
ステータと、ロータの回転位置を検出するためにステー
タに配設された複数個の位置検出素子(例えばホール素
子)からなる位置検出部を有している。第2図では、3
相のブラシレスモータ1を使用して、3個の位置検出素
子により3相の位置検出信号hl、’h2.h3を得る
ようにし、3相のコイルに3相の駆動信号(駆動電流)
di、d2.d3が供給されるようにしている。 回転センサ2はブラシレスモータ1の回転に伴って1回
転当たり29回(Zqは4以上の整数であり、ここでは
、Zq=1024とする)の交流信号a(波形整形され
たパネル信号)を発生する。 回転センサ2の交流信号aは速度検出器3に入力され、
交流信号aの周期に応じたデジタル信号すを得ている。 速度検出器3の具体的な構成例を第3図に示す。 交流信号aはアンド回路33とフリップフロップ回路3
5に入力されている。アンド回路33の入力側には、さ
らに、発振回路32のクロックパルスPとカウンタ回路
34のオーバフロー出力信号Wも入力されている。発振
回路32は水晶発振器と分周器等によって構成され、交
流信号aの周波数よりもかなり高周波のクロックパルス
p (500KHz程度)を発生している。カウンタ回
路34は、アンド回路33の出力パルスhの到来毎にそ
の内容をカウントアンプする12ビツトのア・ンブカウ
ンタになっている。また、オーバフロー出力信号Wはカ
ウンタ回路34のカウント内容が所定値以下の時にはH
”°であり、カウンタ回路34のカウント内容が所定値
以上になるとWは”°L°゛に変化する(ここに、”°
H゛は高電位状態を表し、”L”は低電位状態を表して
いる)。データ入力型フリップフロップ回路35は、交
流信号aの立ち下がりエツジをトリガ信号としてデータ
入力端子に入力された“H”を取り込み、その出力信号
qをnH++にする(q−”H”)。また、補償器4か
らのリセット信号rが゛H″になると、カウンタ回路3
4とフリップフロップ回路35の内部状態がリセットさ
れる(b=” LLLLLLLLLLLL”、w=” 
H” 、q=” L″)。 次に、第3図の速度検出器3の動作について説明する。 いま、カウンタ回路34とフリップフロップ回路35が
リセット信号rによってリセットされているものとする
。回転センサ2の交流信号aが°°L°°から′H゛′
に変わると、アンド回路33の出力信号りとして発振回
路32のクロックパルスpが出力される。カウンタ回路
34は出力信号りをカウントし、その内部状態を変化さ
せていく。交流信号aが”H°゛からパL°“に変わる
と、アンド回路33の出力信号りは”Lo“になり、カ
ウンタ回路34はその内部状態を保持する。また、フリ
ップフロップ回路35は交流信号aの立ち下がりエツジ
によってデータ゛°H゛を取り込み、その出力信号qを
L゛からH゛に変化させる。 カウンタ回路34のデジタル信号すは、回転センサ2の
交流信号aの(半)周期長に比例した値であり、ブラシ
レスモータ1の回転速度に反比例している。後述の補償
器4は、フリップフロップ回路35の出力信号qを見て
、qが°H”′になるとカウンタ回路34のデジタル信
号すを入力し、その後にリセット信号rを所定の短時間
の間”H″゛にして、カウンタ回路34とフリップフロ
ップ回路35を初期状態にリセットし、次の速度検出動
作に備えている。なお、ブラシレスモータ1の回転速度
が遅過ぎるときには、回転センサ2の交流信号aの周期
が長いためにカウンタ回路34の内部状態が所定値以上
になり、オーバフロー出力信号Wが°”H”′から°”
L”に変わり、アンド回路33の出力信号りが°゛L”
になり、カウンタ回路34が所定の大きな値を保持する
こともある。 第2圀の補償器4は、演算器5とメモリ6とD/A変換
器7と回転位置検出器8によって構成され、速度検出器
3のデジタル信号すを後述する内蔵のプログラムによっ
て計算加工し、制御信号Cを出力する。補償器4の制御
信号Cは駆動器9に入力され、電力増幅された3相の駆
動信号d1゜d2.d3(制御信号Cを比例増幅した電
流)がブラシレスモータ1の位置検出信号hl、h2゜
h3に応じて3相のステータコイルに分配供給される。 なお、駆動器9には、たとえば特願昭57−10691
号に記載したような周知の回路構成が使用可能である。 従って、ブラシレスモータ1と回転センサ2(回転セン
サ手段)と速度検出器3(速度検出手段)と補償器4(
補償手段)と駆動器9(駆動手段)によって速度制御系
が構成され、ブラシレスモータ1の回転速度が所定の値
に制御される。なお、補償器4には動作指令器11の動
作指令信号jが入力されており、補償器4は動作指令信
号jに応じた制御動作を行うようになされている。動作
指令信号jは4ピント程度のデジタル信号であり、ブラ
シレスモータ1の動作指令をコード化したものである。 たとえば、ビデオテープレコーダのキャプスタンモータ
の場合には、上述の高精度の速度制御動作以外に、正方
向の高速再生サーチや逆方向の高速再生サーチの動作等
を行わせている。これらは、補償器4の制御動作内容を
変更することによって対応可能である。 補償器4の回転位置検出器8は、ブラシレスモータ1の
位置検出部の2相の検出信号h1とh2が入力され、ブ
ラシレスモータ1の回転方向の判別を含めてブラシレス
モータ1の回転位置に対応したデジタル信号iを得てい
る。第4図に回転位置検出器8の具体的な構成例を示す
。これについて、第5図の動作説明用の波形図を参照し
て説明する。位置検出信号h1とh2はそれぞれ整形回
路41と42によって波形整形され、整形信号hl’ 
とh2°を得ている。2相の位置検出信号h1とh2の
間には検出素子の物理的な配置による位相差(電気的に
120度)があり、整形信号h1°とh2’ は第5図
(a)、 (b)に示すようになっている。微分回路4
3は、整形信号h1°の立ち上がりエツジおよび立ち下
がりエツジにおいて所定の微少時間幅の微分パルスeを
発生する(第5図(C))。整形信号h1°とh2°お
よび微分信号eは方向判別回路44に入力され、整形信
号hl’の立ち上がりエツジおよび立ち下がりエツジの
到来時点における整形信号h2°のレベル(”Ho“ま
たはL゛)によってブラシレスモータ1の回転方向を検
出し、回転方向検出信号gを得ている(第5図(d))
。すなわち、ブラシレスモータ1が正方向に回転してい
るときには方向判別回路44の出力信号gは′H“とな
り、ブラシレスモータ1が逆方向に回転しているときに
は方向判別回路44の出力信号gは°°L゛となる。方
向判別回路44の方向検出信号gと微分回路43の微分
信号eはロータマグネットの極数(本例では8極)に対
応したビット数(ここでは3ビツト)のアンプダウン型
のカウンタ回路45に入力され、方向検出信号gが”′
H°゛の時には微分信号eの立ち下がりエツジの到来毎
にカウンタ回路45がカウントアツプしていき、方向検
出信号gが°゛L゛の時には微分信号eの立ち下がりエ
ツジの到来毎にカウンタ回路45がカウントダウンして
いく。ブラシレスモータ1の位置検出部の位置検出信号
h1を整形・微分した微分信号eは、ロータマグネット
の極数(8)に対応して、ブラシレスモータ1の1回転
中に8回のパルス信号である。カウンタ回路45は3ビ
ツトであるからその内容であるデジタル信号iは0から
7の値を取り、その状態数(8)はブラシレスモータ1
の1回転中のパルス数に対応している。また、この状態
数は速度検出器3によるブラシレスモータ1の1回転の
検出回数(Zq=1024)の約数にしている。すなわ
ち、カウンタ回路45は常時ブラシレスモータ1の1回
転中の回転位置を検出し、ブラシレスモータ1の回転位
置に対応したデジタル値を得て、デジタル信号iとして
出力する。 補償器4のメモリ6は、所定のプログラムと定数が格納
されたロム領域(ROM:リードオンリーメモリ)と随
時必要な値を格納するラム領域(RAM :ランダムア
クセスメモリ)に別れている。演算器5はロム領域内の
プログラムに従って所定の動作や演算を行っている。第
1図にそのプログラムの具体的な一例を示す。次に、そ
の動作について詳細に説明する。 〔回転誤差算出部IA) (IA−1)  まず、演算器5は速度検出器3のフリ
ップフロップ回路35の出力信号qを入力し、信号qが
H“となるのを待っている。すなわち、速度検出器3が
交流信号aの(半)周期を検出し、新しい検出デジタル
信号すを出力するのをモニタしている。 (LA−2)  qが°゛H“になると、速度検出器3
の検出デジタル信号すを読み込んで、検出デジタル信号
すに対応する速度検出デジタル値Sに直すと共に、リセ
ット信号rを所定時間゛H”にして速度検出器3のカウ
ンタ回路34とフリップフロップ回路35をリセットす
る。 (LA−3)  所定の基準値5refがら速度検出デ
ジタル値Sを引いて、ブラシレスモータ1の現時点での
新しい≠ジタル速度誤差を得る(E o =Sref 
−3) a速度誤差EoをR倍して、ブラシレスモータ
1の現時点での新しいデジタル回転誤差Eを算出する(
E=R−Eo)。 〔制御信号作成部IB) (IB−1)  現時点の回転誤差Eと後述する記憶値
保存部IDのメモリ出力値作成部IDbによるメモリ出
力値■を所定の比率(1:D)にて加算合成し、デジタ
ル合成値Yを得る(Y=E+D・■)。ここに、Dは0
.5以上で1.2以下の定数で、好ましくはD=1゜ (IB−2)  デジタル合成値Y(制御信号デジタル
値)をD/A変換器7に出力し、Yの値に対応した直流
的な電圧(制御信号C)に変換する。 〔記憶位置検出部ICI 〈安定状態判別部ICa> (lca−1)  速度検出器の検出デジタル値Sに比
例したデジタル速度誤差の絶対値IEolが所定の値E
xよりも大きい時には(IEOI≧Ex)、不安定な過
渡状態であると判別し、回転位置検出器8のデジタル信
号iを入力してデジタル信号iに対応したデジタル値1
dとし、ioにIdを代入しくTo=Td)、メモリ出
力値に相当する■を0にしくV=O) 、分岐判断用の
変数Gaを0にした後に、制御動作変更部IEの動作に
移る。このとき、回転位置検出部ICbと記憶値保存部
IDの動作は実行されない。また、速度誤差の絶対値1
Eolが所定の値Exよりも小さい時には(lEo l
<Ex)、安定な速度制御状態であると判別し、回転位
置検出部ICbの動作に移る。 〈回転位置検出部ICb> (ICb−1)  分岐判断用変数Gaが1の時には記
憶値保存部IDの動作に移り、Gaが1に等しくないと
きには(LCb−2)以下の動作に移る。 (ICb−2)  回転位置検出器8のデジタル信号i
を入力し、デジタル信号iに対応したデジタル値Idに
する。 (ICb−3)  新しい回転位置検出デジタル値1d
が古いデジタル値■0に等しいときには、制御動作変更
部IEの動作に移る。IdがIoに等しくないときには
、後述のカウント変数■にデジタル値1dをAd倍した
値を代入しく1=Ad・ld)、このデジタル値Iと所
定のデジタル値Maを後述のNx−Lをmod(法)と
して加算した値を設定デジタル値1mとなしくTm=I
+Ma (mod  NxL))、分岐判断用変数Ga
を1にしくGa=1)、分岐判断用変数cbを0にした
後に(Gb=0)、制御動作変更部IEの動作に移る。 ここに、AdはZq(ブラシレスモータlの1回転中の
速度検出器3の検出回数)をPd(ブラシレスモータ1
の1回転中の位置検出信号h1の整形・微分信号eのパ
ルス数)で割った値である。(Ad=Zq/Pd)。こ
れにより、位置検出信号h1による新しい微分信号eが
発生した時点において、カウント変数■の値がブラシレ
スモータ1の回転位置に対応したデジタル値Idを使っ
て初期初期設定され、かつ、分岐判断用変数Gaが1と
なり、その後の新しい速度検出デジタル値Sが得られた
時点から、記憶値保存部1Dの動作が行われるようにな
る。また、後述するように、デジタル値Iに所定値Ma
(ここに、Maは1以上でNxL以下の整数)を加算し
た設定デジタル値1mと分岐判断用変数Gbを用いて、
記憶値保存部IDでの動作を切り換えていく。 (記憶値保存部ID) く更新保存部I Da> (IDa−1)  Nx−L (ここに、LはZqの整
数倍の整数、Nxは正の整数、好ましくはNxは2以上
の整数)をnod(法)として、新しい速度検出デジタ
ル値Sを得る毎にカウント変数1をカウントアツプして
いく。すなわち、!=1+1 (1+1)を新しいIに
する)した後に、1=NxLならばI=0にする。この
ような演算をするならば、IはOからNxL−1の間の
整数となる。また、記憶値保存部IDの動作を開始する
ときのカウント変数Iの初期値は、回転位置検出器8の
変化した直後のデジタル信号iに対応した値であり、ブ
ラシレスモータ1の回転位置に対応した値となっている
。 (IDa−2)  分岐判断用変数cbが1の時には、
(IDa−3)の動作に移る。Gbが1以外の時には(
Gb=0の時)、カウント変数Iと前述の設定デジタル
値1mを比較し、T=[mになった時にcbを1にした
後に(Gb=1)、メモリ出力値作成部IDbの動作に
移る。これにより、下記の(IDa−3)の記憶値の更
新保存動作は、カウント変数■が設定デジタル値1mに
等しくなった後に行われるようになる。 (IDa−3)  現時点の回転誤差Eと後述するメモ
リ出力値作成部IDbによるメモリ出力値■を1:1の
比率にて加算合成して更新値を計算し、カウント変数I
に対応したラム領域内のデジタル記憶値M (1)を更
新しくM (1) =E+V)、次の更新時まで格納保
存する。これにより、NxL個ノテシタル記憶値M(N
  (I=0.l。 ・・・・・・、NxL−1)は、速度検出器3が新しい
検出デジタル信号を得る毎に1個ずつ順番に更新保存さ
れる。 くメモリ出力値作成部1 ’D b >(IDb−1)
  NxLをmodとして■に1を足した整数Jを計算
しくJ=1+1   (modNxL))、ラム領域内
のL間隔ずつ離れたNx個のデジタル記憶値群MCJ−
nL  (modNxL))   (n=1.−−、N
x)を使って、次式によりメモリ出力値Vを算出し、そ
の後に、制御動作変更部IEの動作に移る。 ■−Σ Wn−M CJ−nL(mod  NxL) 
〕・・・・・・(1) ここに、比率Wnの値は、 0 <Wn < 2 /N x (n=1.・・・・・
・、 Nx) −−(2)Σ  W n = 1   
         ・・・・・・(3)を満たすものと
する。具体的には、 Wn=1/Nx(n=L2.−・・・、Nx)  −(
4)にすると、所定のデジタル記憶値を加算した後に1
回の割り算(またはビットシフト)を行うことによって
簡単に(1)式の演算を実現できる。なお、このメモリ
出力値■は、次の速度検出値Sが得られた後に、制御信
号作成部IBと更新保存部IDaにおいて利用される。 〔制御動作変更部IE) (IE−1)  動作指令器11の動作指令信号jを入
力する。 (IE−2)  動作指令信号jを判読し、速度制御指
令の時には回転誤差算出部IAの動作に復帰する。速度
制御指令以外の動作指令の時には(たとえば、正方向の
高速再生サーチや逆方向の高速再生サーチの動作)、そ
の指令に応じた動作をブラシレスモータ1に行わせなが
ら、動作指令信号jの変化をチエツクし、再度速度制御
指令になった時に回転誤差算出部IAの動作に移行する
。 ここで、速度制御動作以外の実際の動作内容は本発明の
主旨ではないので、その具体的な説明を省略する。 このように構成するならば、ブラシレスモータ1の速度
制御時において、第2図の負荷lOの生じる負荷トルク
の変動に対して極めて強くなる。 これについて簡単に説明する。回転誤差とメモリ出力値
を加算して新しいデジタル記憶値にしているので、上記
NxL個のデジタル記憶値M (1)(1=0. 1.
・・・・・・、NxL−1)には回転誤差の時間変化に
対応したパターンが形成される。これらのデジタル記憶
値が保持したパターンはメモリ出力値Vに反映される。 制御信号作成部IBにおいて、回転誤差Eとメモリ出力
値■の加算合成値Yにより制御信号を作っているので、
所要時間の制御動作の後にメモリ出力値■によって作り
出されるパターンについては回転誤差側は小さくなる(
場合によっては零でもよい)。回転誤差Eが小さいとい
うことは、ブラシレスモータ1の速度変動自体が小さい
ことを意味し、極めて良い効果を得ている。特に、この
ような効果は、NxL個のデジタル記憶値の一巡の更新
周期に対応した特定の周波数群において得られるもので
ある。本実施例では、デジタル記憶値の一巡の更新周期
をブラシレスモータ1の1回転周期の整数倍にしている
。 さらに、本実施例では、速度検出器3が新しい検出デジ
タル信号を得た直後に回転誤差算出部IAと制御信号作
成部IBの動作を記憶値保存部IDの動作よりも優先し
て行わせるようにしている。特に、記憶値保存部IDの
メモリ出力値作成部IDbが次の速度検出時点において
利用するメモリ出力値■をあらかしめ算出しているので
、新しい検出デジタル信号を得てからそれを使った新し
い制御信号Yを得るまでの時間遅れが極めて短くなって
いる。この時間遅れは制御において非常に重要で有り、
時間遅れが短いほど制御利得を大きくでき、負荷変動に
対する速度変動を小さくできる。すなわち、本実施例の
速度変動は、小さくなっている。 さらに、本実施例では、動作指令器11の指示に従って
補償器4がブラシレスモータ1の速度制御以外の動作を
行っているときにも、記憶値保存部ID内の複数個のデ
ジタル記憶値M〔■〕(1=0.1.−−−−、NxL
−1)は保持されていると共に、ブラシレスモータ1の
回転位置を回転位置検出器8によって常時検出している
。従って、その後の速度制御動作時において、ブラシレ
スモータ1のデジタル速度誤差が所定の小さな範囲内に
なった時に、回転位置検出器8のデジタル信号i (デ
ジタル値1d)を利用してブラシレスモータ1の回転位
置に対応した記憶値保存部IDのデジタル記憶値の記憶
位置を検出でき、その記憶位置から順次更新保存動作を
行わせることができる。さらに、制御信号作成部IBは
、記憶値保存部IDに保持されていたデジタル記憶値の
情報をブラシレスモータlの回転位置に対応させてすみ
やかに利用できるので、短時間に速度変動の低減効果を
得ることができる。特に、位置検出信号h1に応動する
回転位置検出器8のデジタル信号iが1回転中に8状態
(0から7)と非常に少ない分解能しかもたなくても、
回転位置検出器8のデジタル信号iが変化した直後の信
号iの値を使ってプラシレスモ、−夕1の回転位置を検
出しているので、その変化時点のデジタル信号i (デ
ジタル値1d)に対応したカウント値Iの値に関しては
回転位置検出の精度が高くなっており、正確に、もしく
はほぼ正確にブラシレスモータ1の回転位置に対応した
デジタル記憶値の位置(カウント値I)が検出される。 さらに、ブラシレスモータ1の構成要素である位置検出
部の2相の位置検出信号h1とh2を利用するならば、
回転位置検出用に特別なセンサ部品を設ける必要がなく
、構成部品も少なくてよい。 なお、本実施例では、回転位置検出器8の1回転中の状
態数をPd=8.速度検出器3の1回転中の検出回数を
Zq=1024として、Pdを29の約数にしたが、本
発明はそのような場合に限らず、その関係を任意にする
ことが可能である。 一般には、回転位置検出器8のデジタル信号iの各値に
対応したデジタル記憶値の位置(カウント値I)をそれ
ぞれに記憶保持することにより、ブラシレスモータ1の
回転位置(デジタル値1d)に対応したデジタル記憶値
の位置を簡単に見いだすことができる。 さらに、本実施例のように、分岐判断用変数Gbと設定
デジタル値1mによって、速度制御動作への移行時に、
まず、記憶値保存部IDの更新保存動作を行わせないで
(メモリ出力値作成動作は行っている)、回転誤差算出
部IAと制御信号作成部IBを用いた制御動作を行うよ
うにし、次に、所定値Maに対応した適当な時間が経過
した後に記憶値保存部IDの更新保存動作を行わせるよ
うにし、回転誤差算出部IAと記憶値保存部IDと制御
信号作成部IBを用いた制御動作に移行するように構成
したことによって、記憶値M(T)を利用した制御に移
った瞬間のスパイク的な速度変動による影響が迅速に収
束するようになった。これについて、さらに説明する。 記憶値M(1)を利用した制御に移った時に、制御信号
Yには記憶値分の脈動が入力されることになる。この脈
動によって、移行直後にほんの一時的にブラシレスモー
タ1の速度がやや大きく変動する現象が生じた。そのt
qめ、移行と同時に記憶(fiM(1)の更新保存を行
うと、移行直後の急激な速度変動の影響が記憶値M(I
’)に入力・保存されてしまい、はぼ−巡の更新動作後
にメモリ出力値■として制御信号Yに出力され、またし
てもブラシレスモータ1の速度を脈動させてしまう。こ
の脈動は、長時間経過すれば最終的にはなくなるのであ
るが、ブラシレスモータ1の速度変動を迅速に小さくす
るという目的からみれば、ないほうが好ましい。 そこで、本実施例では、記憶値M (1)を利用した制
御に移行した直後の所要時間の間、記憶値の更新保存を
停止するようにした(記憶値に対応したメモリ出力値の
制御信号への出力は行っている)。これにより、上述の
ブラシレスモータ1の速度変動は迅速に小さくなること
を確認した。 第6図に制御系全体の安定性を考慮にいれた補償器4の
プログラム例を示す。ここでは、更新保存部における更
新値の計算の仕方と、メモリ出力値作成部におけるメモ
リ出力値の準備の個数と、制御信号作成部におけるメモ
リ出力値作成部のメモリ出力値の利用の仕方を改良して
いる。次に、その動作について詳細に説明する(全体の
構成は第2図と同じであり、説明を省略する)。 〔回転誤差算出部6Al (6A−1)  まず、演算器5は速度検出器3のフリ
ップフロップ回路35の出力信号qを入力し、信号qが
パH゛となるのを待っている。すなわち、速度検出器3
が交流信号aの(半)周期を検出し、新しい検出デジタ
ル信号すを出力するのをモニタしている。 (6A−2)  (1がH゛になると、速度検出器3の
検出デジタル信号すを読み込んで、検出デジタル信号す
に対応する速度検出デジタル値Sに直すと共に、リセン
ト信号rを所定時間゛°トビにして速度検出器3のカウ
ンタ回路34とフリップフロップ回路35をリセ・ン卜
する。 (6A−3)  所定の基準値5rerから速度検出デ
ジタル値Sを引いて、ブラシレスモータ1の現時点での
新しいデジタル速度誤差を得る(Eo−3ref−3)
。速度誤差E。をR倍して、ブラシレスモータ1の現時
点での新しいデジタル回転誤差Eを算出する(E=R−
20)。 〔制御信号作成部6B) (6B−1)  現時点の回転誤差Eと後述する記憶値
保存部6Dのメモリ出力値作成部6Dbによる新しいメ
モリ出力値V(Px)を所定の比率(1:D)にて加算
合成し、デジタル合成値Yを得るCY=E+D−V (
Px))、ここに、Dは0.5以上で1.2以下の定数
で、好ましくはD=1゜(6B−2)  デジタル合成
値Y(制御信号デジタル値)をD/A変換器7に出力し
、Yの値に対応した直流的な電圧(制御信号C)に変換
する。 [記憶位置検出部6C] 〈安定状態判別部6Ca> (6Ca−1)  速度検出器の検出デジタル値Sに比
例したデジタル速度誤差の絶対値IEo1が所定の値E
xよりも大きい時には(lEol≧Ex) 、不安定な
過渡状態であると判別し、回転位置検出器8のデジタル
信号iを入力してデジタル信号iに対応したデジタル値
1dとし、IoにIdを代入しくIo=Id)、メモリ
出力値に相当するV (Px)をOにしくV (Px3
 =0)、分岐判断用の変数GaをOにした後に、制御
動作変更部6Eの動作に移る。このとき、回転位置検出
部6Cbと記憶値保存部6Dの動作は実行されない。ま
た、速度誤差の絶対値IEo1が所定の値Exよりも小
さい時には(lEo l<Ex)、安定な速度制御状態
であると判別し、回転位置検出部6Cbの動作に移る。 く回転位置検出部6Cb> (6Cb−1)  分岐判断用変数Gaが1の時には記
憶値保存部6Dの動作に移り、Gaが1には等しくない
ときには(6Cb−2)以下の動作に移る。 (6Cb−2)  回転位置検出器8のデジタル信号i
を入力し、デジタル信号iに対応したデジタル値1dに
する。 (6Cb−3)  新しい回転位置検出デジタル値1d
が古いデジタル値1oに等しいときには、制御動作変更
部6Eの動作に移る。IdがIoに等しくないときには
、後述のカウント変数■にデジタル値TdをAd倍した
値を代入しく1=Ad・Id)、このデジタル値Iと所
定のデジタル値Maを後述のNx−Lをmod(法)と
して加算した設定デジタル値をImとなしくIm=I+
Ma(mod  NxL))、分岐判断用変数Gaを1
にしくGa=1)、分岐判断用変数Gbを0にした後に
(Gb=O)、制御動作変更部6Eの動作に移る。ここ
に、AdはZq(ブラシレスモータ1の1回転中の速度
検出器3の検出回数)をPd(ブラシレスモータ1の1
回転中の位置検出信号h1の整形・微分信号eのパルス
数)で割った値である(Ad=Zq/Pd)。これによ
り、位置検出信号h1による新しい微分信号eが発生し
た時点において、カウント変数Iの値がブラシレスモー
タ1の回転位置に対応したデジタル値1dを使って初期
設定され、かつ、分岐判断用変数Gaが1となり、その
後の新しい速度検出デジタル値Sが得られた時点から、
記憶値保存部6Dの動作が行われるようになる。また、
後述するように、デジタル値■に所定値Ma(ここに、
Maは1以上でNxL以下の整数)を加算した設定デジ
タル値1mと分岐判断用変数Gbを用いて、記憶値保存
部6Dでの動作を切り換えていく。 〔記憶値保存部6D) 〈更新保存部6Da> (6Da−1)  Nx−L(ここに、LはZqの整数
倍の整数、Nxは正の整数、好ましくはNxは2以上の
整数)をmod(法)として、新しい速度検出デジタル
値Sを得る毎にカウント変数Iをカウントアンプしてい
く。すなわち、ImI+1  ([+1を新しいIにす
る)した後に、1=NxLならばIm0にする。このよ
うな演算をするならば、■はOからNxL−1の間の整
数となる。また、記憶値保存部6Dの動作を開始すると
きのカウント変数■の初期値は、回転位置検出器8の変
化した直後のデジタル信号iに対応した値であり、ブラ
シレスモータ1の回転位置に対応した値となっている。 (6Da−2)  NxLをmodとしてカウント値■
からKd(ここに、Kdは2以上の整数であり、Kd=
3が好ましい)を引いた整数Kを計3γする(K=I−
Kd   (mod  NxL))。 (6Da−3)  レジスタ変数X(m+1)の内容を
X (m)に順番に転送する(m=0.1゜2、・・・
・・・、2Kd−1)。次に、現時点の回転誤差Eと後
述するメモリ出力値作成部6Dbによって算出された古
いメモリ出力値■
〔0〕を1:1の比率にて加算合成し
た値をレジスタ変数X、  (2Kd)入れる(X〔2
Kd〕=E+■
〔0〕。すなわち、X (2Kd〕から
〔0〕に連続する2Kd+1個の加算値(メモリ出力
値と回転誤差の加算値)を得る。 (6Da−4)  分岐判断用変数cbが1の時には、
(6Da−5)の動作に移る。Gbが1以外の時には(
Gb=0の時)、カウント変数Iと前述の設定デジタル
値1mを比較し、ImImになった時にGbを1にした
後に(Gb=1)、メモリ出力値作成部6Dbの動作に
移る。これにより、下記の(6Da−5)の記憶値の更
新保存動作は、カウント変数IがImに等しくなった後
に行われるようになる。 (6Da−5)  ’X(m)に所定の正の比率Cm 
(m=o、t、−−−−−・、2Kd)を掛けた値を加
算合成した新しい更新値を得て、整数Kに対応したラム
領域内のデジタル記憶値M  (K)として次の更新時
まで格納保存する。ここに、比率Cmには次の関係があ
る。 C=C(m=0.1−−、 Kd) −=(5)m  
 2Kd −m Σ   Cm=1         ・・・・・・(6
)m=0 これにより、分岐判断用変数Gbが1の時には、NxL
個のデジタル記憶値M(K)(K=0.1゜・・・・・
・、NxL−1)は、速度検出器が新しい検出デジタル
信号を得る毎に1個ずつ順番に更新保存される。 くメモリ出力値作成部6Db> (6Db−1)  NxLをmodとしてカウント値I
にPx+1 (Pxは1以上で5以下の整数であり、P
x=3が好ましい)を足した整数Jを計算する(J−1
+Px+1  (mod  NxL):l。 (6Db−2)  レジスタ変数V(m+1)の内容を
V (m)に順番に転送した後に(m=o。 1、・・・・・・、Px−1)、ラム領域内のL間隔ず
つ離れたNx個のデジタル記憶値群M(J−nL(no
d  NxL))   (n=1.−、Nx)を使って
次の式によって計算される最新のメモリ出力値をV (
Px)に入れる。その後に、制御動作変更部6Eの動作
に復帰する。 V[Px]=Σ Wn−M (J −nL (mod 
NxL))・・・・・・(7) ここに、Wnの値は、(21,(31式および(4)式
を満たしている。すなわち、V (Px)からv
〔0〕
に連続するPx+1個のメモリ出力値を得る。このとき
、V CPx)を計算する時の(7)式中の整数JをJ
lとし、■
〔0〕を計算する時の(7)式中の整数Jを
J2とすると、J1=J2+Pxの関係がある。すなわ
ち、V (Px)と■
〔0〕の間には整数Pxに対応し
たズレがある。すでに説明したように、次の速度検出デ
ジタル値Sを得た後に、V(Px)は制御信号作成部6
Bにおいて使用され、V (0)は更新保存部6Daに
おいて使用される。 〔制御動作変更部6E) (6E−1)  動作指令器11の動作指令信号jを人
力する。 (6E−2)  動作指令信号jを判読し、速度制御指
令の時には回転誤差算出部6Aの動作に復帰する。速度
制御指令以外の動作指令の時には(たとえば、正方向の
高速再生サーチや逆方向の高速再生サーチの動作)、そ
の指令に応じた動作をブラシレスモータlに行わせなが
ら、動作指令信号jの変化をチェ7クし、再度速度制御
指令になった時に回転誤差算出部6Aの動作に移行する
。 ここで、速度制御動作以外の制御動作内容は本発明の上
官ではないので、その具体的な説明を省略する。 本実施例のように、更新保存部60aに加重平均を取る
演算を挿入したり、制御信号作成部6Bにおいて使用す
るメモリ出力値作成部6Dbの第一のメモリ出力値V 
(Px)と更新保存部6Daにおいて使用するメモリ出
力値作成部6Dbの第二のメモリ出力値■
〔0〕の間に
所定のズレを設けるならば、制御範囲内において良好な
制御特性が得られると共に、制御系全体の動作も安定に
なることを確認した。 また、更新保存部6Daの更新保存動作((6Da−5
))を行わない場合(cb=oの場合)においても、レ
ジスタ変数X (m)を準備しているので、更新保存動
作を行うようになった場合に、すでに準備されているX
 (m)を使って直ちに更新値を計算できる。 なお、比率WnやCmによる演算は上記の形に限られる
ものではなく、上記のプログラムの内容を実現するもの
であればよく、各種の等価的な式変形が可能であること
は言うまでもない。また、新しい回転誤差が得られた時
に、最初に制御信号作成部による新しい制御信号の出力
動作を行い、その後に、記憶値保存部のメモリ出力値作
成部によって次のサンプリング時点で使用するメモリ出
力値を計算するようになすならば、メモリ出力値作成部
の演算時間を長くとれると共に、制御信号の出力までの
時間遅れを短くできるので、制御系の安定性を確保し易
い。 前述の各実施例では、速度検出器によってブラシレスモ
ータの回転速度のみを検出するようにしたが、これ以外
にブラシレスモータの回転位相を周知の位相検出器によ
って検出し、その両者を合成してデジタル回転誤差とし
てもよく、本発明に含まれることは言うまでもない。ま
た、補償器の出力をデジタル信号やPWM信号(パルス
幅変調信号)にしたり、駆動器の出力信号をPWM信号
にしてもよい。また、ブラシレスモータの構成は前述の
実施例に限定されるものではなく、ロータの回転位置を
検出する位置検出部を有する周知の各種のブラシレスモ
ータを用いることができる。 さらに、補償器を完全なハードウェアによって構成し、
前述のプログラムによる動作と同じ動作をおこなわせる
ようにしてもよい。その他、本発明の主旨を変えずして
種々の変更が可能である。 発明の効果 本発明のブラシレスモータの制御装置は、速度制御動作
への移行時に短時間に回転速度の変動を大幅に低減する
ことができる。従って、本発明に基き、ビデオテープレ
コーダのキャプスタンモータを構成するならば、磁気テ
ープの走行速度を極めて正確に制御でき、ワウ・フラッ
タの少ない高性能のビデオテープレコーダを得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブラシレスモータの制御装
置の補償器の内蔵プログラムの一例を表すフローチャー
ト図、第2図は本発明の実施例の全体の構成を表す構成
図、第3図は第2図の速度検出器の具体的な構成例を表
す構成図、第4図は第2図の回転位置検出器の具体的な
構成例を表す構成図、第5図は第4図の回転位置検出器
の動作説明用の波形図、第6図は本発明の他の実施例を
表すブラシレスモータの制御装置の補償器の内蔵プログ
ラムの一例を表すフローチャート図である。 ■・・・・・・ブラシレスモータ、2・・・・・・回転
センサ、3・・・・・・速度検出器、4・・・・・・補
償器、5・・・・・・演算器、6・・・・・・メモリ、
7・・・・・・D/A変換器、8・・・・・・回転位置
検出器、9・・・・・・駆動器、1o・・・・・・負荷
、11・・・・・・動作指令器。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第3図 第 4 図 (d)′3−

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) ロータの回転位置を検出する位置検出部を有す
    る多相のブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの
    回転速度に応じた周期の交流信号を生じる回転センサ手
    段と、前記回転センサ手段の交流信号により前記ブラシ
    レスモータの1回転当たり複数回の検出を行う速度検出
    手段と、制御信号を作り出す補償手段と、前記補償手段
    の制御信号に応じて前記ブラシレスモータを駆動する駆
    動手段と、前記補償手段の動作内容を指示する動作指令
    手段を具備し、前記補償手段は、前記速度検出手段の検
    出デジタル信号よりデジタル回転誤差を得る回転誤差算
    出手段と、前記速度検出手段の検出時間間隔に比例した
    時間毎に複数個のデジタル記憶値の内の1個を順番に前
    記デジタル回転誤差に対応した値と少なくとも1個の前
    記デジタル記憶値の合成値によって更新保存する記憶値
    保存手段と、前記デジタル回転誤差と少なくとも1個の
    前記デジタル記憶値を合成して前記制御信号を作り出す
    制御信号作成手段と、前記ブラシレスモータの前記位置
    検出部の出力信号により前記ブラシレスモータの回転位
    置に対応したデジタル値を得る回転位置検出手段と、前
    記動作指令手段の指示に従って制御動作内容を変更する
    制御動作変更手段を有し、前記動作指令手段の指示が前
    記ブラシレスモータの速度制御動作になると、前記回転
    位置検出手段の前記デジタル値を利用して前記ブラシレ
    スモータの回転位置に対応した前記記憶値保存手段のデ
    ジタル記憶値の記憶位置を検出し、前記記憶位置から前
    記記憶値保存手段の更新保存動作を行うようにしたブラ
    シレスモータの制御装置。
  2. (2) 回転位置検出手段のデジタル値の変化時点を検
    出し、その変化時点の前記デジタル値に対応した記憶位
    置を得るようにした請求項(1)記載のブラシレスモー
    タの制御装置。
  3. (3) 動作指令手段の指示による速度制御動作移行時
    に、まず、記憶値保存手段の動作をおこなわせないで、
    回転誤差算出手段と制御信号作成手段を用いた制御動作
    を行なうようにし、次に、所要時間経過した後に前記記
    憶値保存手段の動作も行なわせるようにした請求項(1
    )記載のブラシレスモータの制御装置。
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