JPH02197298A - アクチュエータのホームポジション学習方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ステッピングモータ等のアクチュエータのホ
ームポジション学習方法に関する。

［従来の技術］ 例えば、ディーゼルエンジンの燃料噴射系統には、燃料
噴射量を制御するアクチュエータとしてステッピングモ
ータかｆ史われてし）る。このステッピングモータは、
制御手段から出力されるパルス数によって決められたス
テップ数だけ回転するものであり、−旦ホームポジショ
ンが決定された後は、フィードバック信号を必要とせず
に正確に位置制御を行うことがでとる。

第６図はディーゼルエンジンの燃料噴射装置の一系統例
を示している。この例では、燃料噴射ポンプ１の制御部
材はステッピングモータ２により動作制御されるように
なっている。また、ステッピングモータ２の出力軸には
、ホームポジションを学習したり脱調を検出したりする
ためのポテンショメータ３が連結されている。ポテンシ
ョメータ３は、ステッピングモータ２の回転量に応じた
電圧を出力するものであり、その出力信号はコントロー
ルユニット４に入力されている。

また、符号５で示すもの１よエンジン回転数検出装置、
６で示すものは水温センサであり、コント０−ルユニツ
ト４は、これらの検出要素からの入力情報に基づいて、
制御信号を出力しステッピングモータ２を制御するよう
になっている。

このような系（システム）においては、始動用スイッチ
がオンされた時点で、まず最初にステッピングモータ２
のホームポジションを学習する。

その場合の方法は通常次のように行っている。すなわち
、ポテンショメータ３の出力を監視しながらステッピン
グモータ２への入力ステップ数を増減し、ポテンショメ
ータ３の出力がある学習基準値Ｑに一致した位置を、ホ
ームポジションとし、そしてその位置を例えば１００ス
テツプの位置、というように学習している。

ところで、上のようにポテンショメータ３でステッピン
グモータ２の回転位置を監視するようにした系において
は、ステッピングモータ２とポテンショメータ３との間
に機械的な連結手段、例えばリンク機構等が介在するた
め、機構的に避けられないが夕かある。したがって、ス
テッピングモータの動作方向によって、ステッピングモ
ータの回転位置（これは入力ステップ数と比例するため
、以下適宜１人カステップ数」と言い換える）とポテン
ショメータの出力との闇に一定のズレが生じることがあ
る。このような関係を、ヒステリシスをもつ関係と呼ぶ
・が、特にそのズレ、言い換えるとヒステリシスの大答
な系の場合は、ホームポジションの学習をする際に次の
ような問題を生じていた。

［発明が解決しようとする課題１ まず、その問題について説明する前に、この系の特徴に
ついて説明すると、第７図に示すように、この系におい
ては、通常使用範囲においで入力ステップ数とポテンシ
ョメータの出力との間に、点線で示すようなヒステリシ
スをもつ関係が成立している。すなわち、ポテンショメ
ータの出力Ｐは、ステップ数が増加つまりステッピング
モータが正方向に回転するに従い下側の曲線１ｏに沿っ
て変化する。また、ステップ数が減少つまりステッピン
グモータが逆方向に回転するに従い上の曲線ｎに沿って
変化する。また、ステッピングモータの回転方向が切換
わったとぎには、その動作の初期においてポテンショメ
ータがステッピングモータに完全に追従しない一定の領
域が存在している。

このような関係を有する系においては、ホームポジショ
ンの学習を行うときに、ステッピングモータの回転方向
によって、学習すべぎホームポジションが異なってしま
う、という問題か生じる。

すなわち、ステッピングモータを正方向に回転させなが
らポテンショメータ出力Ｐを学習基準値Ｑに一致させた
場合と、ステッピングモータを逆方向に回転させながら
ポテンショメータ出力Ｐを学習基準値Ｑに一致させた場
合とで、ステッピングモータの位置か異なるため、ホー
ムポジションか′異なってしまう。

このことを第７図を用いて具体的に述べる。この例では
、通常使用のと外のポテンショメータ出力Ｐが１ｖ〜３
■の開で変化し、ホームポジションの学習基準値Ｑか３
ｖとなっている。

この系において、今スイッチをオンしたときのポテンシ
ョメータ出力Ｐの初期値Ｘが学習基準値３■より小さい
場合（■−１、■−２の場合）は、ステッピングモータ
を正方向に回転させて、ポテンショメータ出力が３■に
なったと外の位置Ａをホームポジションとしている。

また、初期値Ｘが■−３で示す値のときは、位置Ｂをホ
ームポジションとしている。さらに、初期値Ｘが学習基
準値３Ｖより大とい場合（■−４、■−５の場合）は、
ステッピングモータを逆方向に回転させて、ポテンショ
メータの出力Ｐか３Ｖになったと外の位置Ｃをホームポ
ジションとしている。

このように、従来の方法によれば、ホームポジション学
習のと外のステッピングモータの回転方向が統一されて
いないので、特にヒステリシスの大きな系の場合、初期
値の表れ方によってホームポジションか異なってしまい
、正確なホームポジション学習を行うことかで外ない、
という問題があった。

本発明は、上記の事情を考慮し、ヒステリシスの大きな
系においても、ホームポジションを正確に学習すること
のできる、アクチュエータのホームポジション学習方法
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の方法は上記の問題を解決するものであり、その
特徴は以下の通りである。

まず、本発明方法を適用する対象の系は、アクチュエー
タの出力部に、直接または間接にポテンショメータが連
結され、アクチュエータヘの入力とポテンショメータの
出力との間に、一定のヒステリシスをもつ関係が存在し
ており、アクチュエータの動作方向切換時の初期に、ア
クチュエータの動作にポテンショメータが不完全に追従
する領域があって、その領域の最大幅Ｓに対応するポテ
ンショメータの出力変化の幅がＴと測定された系である
。

そして、この系に対して、ポテンショメータの出力Ｐを
監視しながら、ポテンショメータの出力Ｐか学習基準値
Ｑになるようにアクチュエータを動作させ、ポテンショ
メータの出力Ｐが学習基準一 値Ｑに一致した位置を、アクチュエータのホームポジシ
ョンとして学習するに当たり、本発明は次のように実行
する。

まず、本発明においては、ホームポジション学習のため
のアクチュエータの動作方向を、正方向にしてポテンシ
ョメータの出力Ｐの小さい側から学習基準値Ｑに近付け
るか、逆方向にしてポテンショメータの出力Ｐの大きい
側から学習基準値Ｑに近付けるか、を予め決定し統一し
ておく。

そして、 （ｉ）ポテンショメータの出力Ｐの小さい側から学習基
準値Ｑに近付けると決定した場合は、ポテンショメータ
の初期値Ｘの大小により次のように実行する。

■Ｘ≦　（Ｑ−Ｔ）のときは、 そのままポテンショメータの出力Ｐが大きくなるように
アクチュエータを正方向に動作させる。

２（Ｑ−Ｔ）＜Ｘのとぎは、 一旦ポテンショメータ出力Ｐが（Ｑ　−Ｔ　）以下とな
るまでアクチュエータを逆方向に動作させた後、引き続
いてアクチュエータを正方向に動作させる。

（１１）ポテンショメータの出力Ｐの大ぎい側から学習
基準値Ｑに近付けると決定した場合は、ポテンショメー
タの初期値Ｘの大小により次のように実行する。

■（Ｑ＋Ｔ）≦Ｘのときは、 そのままポテンショメータの出力Ｐが小さくなるように
アクチュエータを逆方向に動作させる。

■Ｘ＜　　（Ｑ＋Ｔ）のときは、 一旦ポテンショメータ出力Ｐが（Ｑ＋Ｔ）以」−となる
主でアクチュエータを正方向に動作させた後、引外続い
てアクチュエータを逆方向に動作させる。

そしてそれにより、ポテンショメータの出力Ｐを学習基
準値Ｑに一致させ、その一致した位置をアクチュエータ
のホームポジションとして学習する。

［作用１ 本発明においては、ポテンショメータの初期値によらず
、最終的にはアクチュエータを統一された方向から学習
動作させるから、常に一定したホームポジションを学習
することかできる。

［実施例］ 以下、本発明を第６図に示した燃料噴射制御系に適用し
た場合の一実施例を、第１図〜第３図を参照しながら説
明する。

ここで対象とする系においては、ステッピングモータの
出力軸にリンク機構を介してポテンショメータが連結さ
れており、ステッピングモータへの入力ステップ数とポ
テンショメータの出力との開には、通常の使用範囲にお
いて、第１図、第２図に点線で示すようなヒステリシス
を有する関係が成り立っている。

そして、この系においては、ステッピングモータが逆方
向回転から正方向回転に切換わったとと、またその逆に
切換わったとぎ、その動作初期にある領域だけポテンシ
ョメータの出力Ｐかステッピングモータの回転に正常に
追従しなくなり、その領域を過ぎると規則的な正比例の
関係で追従するようになっている。今、その不完全に追
従する領域の最大幅をＳとする。また、その場合に測定
される、領域Ｓに相当するポテンショメータの出力の変
化の幅をＴとする。この例では、ポテンショメータの通
常出力範囲は１Ｖ〜３Ｖであり、Ｔ−０，２■と観測さ
れている。

このような系に対してステッピングモータのホームポジ
ションを学習するには、ポテンショメータの出力Ｐを監
視しながら、ポテンショメータの出力Ｐが学習基準値Ｑ
（ここではＱ＝３Ｖが学習基準値である）になるように
ステッピングモータを動作させるのであるが、その際、
本発明では、まずアクチュエータを正方向に動作させて
学習するのか、逆方向に動作させて学習するのか、を予
め決定し統一しでおく。この実施例では、正方向に動作
させて学習すると決定しておく。

そして、スイッチをオンしたと外のポテンショメータの
初期値Ｘに応じて次のように学習作業を実行する。

（ｉ）第１図に示すように、Ｘ≦　（Ｑ−Ｔ）、つまり
Ｘ≦２．８■のとぎは、そのままポテンショメータの出
力Ｐが犬とくなるように、ステッピングモータを正方向
に回転させる。図上の経路で示すと、■、■゛→■→■
となる。

（ｉｉ）また、第２図に示すように、（Ｑ−Ｔ）＜Ｘ、
つまり２，８Ｖ＜Ｘのときは、−旦ポテンショメータの
出力Ｐが２．８Ｖ以下となるまでステッピングモータを
逆方向に回転させ（図上の経路で示すと、■、■゛→■
）、その後引外続いてステッピングモータを正方向に回
転させる（■→■）。

そして、最終的にはいずれの場合も正方向にステッピン
グモータを回転させながら、ポテンショメータの出力Ｐ
が学習基準値３Ｖになった位置をホームポジションとし
て、このと外のステップ数を例えば１００と設定する。

以降は、この位置を基準としてステップ数を増減するこ
とによしステッピングモータの回転制御が行われること
になる。

上の方法は、実際には、コントロールユニット（第６図
の符号４で示すもの）内のマイクロコンピュータか自動
的に実行する。その場合の制御の流れを第３図に従って
説明する。まずスイッチがオンすると同時にこのプログ
ラムがスタートし、最初にポテンショメータの初期出力
値が２．８Ｖ以下であるか否かを判定する　（ステップ
１０１）。

）’　Ｅ　Ｓならば、そのまま入力ステップ数を増加さ
せて、ポテンショメータの出力が学習基準値３■になる
までステッピングモータを正方向に回転させる　（ステ
ップ１０２）。

Ｎｏならば、−旦ステップ１０３でポテンショメータ出
力Ｐか２．８Ｖ以下になるまでステッピングモータを逆
方向に回転させ、２．８ｖ以下になったら、又テップ１
０２１こ進んで゛、ポテンショメータ出力か３＼７にな
るまでステッピングモータを正方向に回転させる。そし
て、３■になったら、そのときのステップ数を１００ス
テツプと設定する（ステップ］０４）。これにより学習
が終了する。

このように、本実施例の学習方法は、最終的に学習基準
値Ｑに近付ける方向を正方向に統一したので、ヒステリ
シスが大きくても、常に同一の位置をホームポジション
として学習することがでとる。

上記の実施例においては、ステッピングモータを正方向
に動作させて学習する場合を示したが、逆方向に動作さ
せて学習を行うようにすることもできる。その場合の例
を、第４図、第５図を参照して説明する。

この場合は、ポテンショメータの初期値Ｘの大小により
次のように学習作業を実行する。

（ｉ）第４図に示すように、（Ｑ＋Ｔ）≦Ｘのとぎ、つ
まり３．２Ｖ≦Ｘのときは、そのままポテンショメータ
の出力Ｐか′小さくなるように、ステッピングモータを
逆方向に回転させる。図上の経路で示すと、■、■′→
■→■となる。

（ｉｉ）また、第２図に示すように、Ｘ＜（Ｑ＋Ｔ）、
つまりＸ＜３．２Ｖのときは、−旦ポテンショメータの
出力Ｐが３．２＼１以上となるまでステンピ＝１５ ングモータを正方向に回転させ（図上の経路で示すと、
■、■゛→■）、その後引外続いてステッピングモータ
を逆方向に回転させる　（■→■）。

そして、最終的にはいずれの場合も逆方向にステッピン
グモータを回転させなから、ポテンショメータの出力Ｐ
か学習基準値３■になった位置をホームポジションとし
て、このと外のステップ数を例えば７０と設定する。

なお、上記実施例においては、本発明を、ステッピング
モータのホームポジション学習に適用した例を説明した
か、本発明は他のアクチュエータのホームポジションを
学習する場合にも勿論利用できる。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明の学習方法によれば、ヒス
テリシスのある系においてもアクチュエータのホームポ
ジションを正確に学習することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例の説明図、第３図
は同実施例を実行するための装置のフローチャート、第
４図及び第５図は本発明の他の実施例の説明図、第６図
はここで問題とする系の機構の関係を示す図、第７図は
従来の問題７転を説明するために示す図である。 Ｘ・・・・・・初期値、Ｑ・・・・・・学習基準値、Ｔ
・・・・・・不完全追従領域におけるポテンショメータ
の最大変化幅。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アクチュエータの出力部に、直接または間接にポテンシ
   ョメータが連結され、アクチュエータヘの入力とポテン
   ショメータの出力との間に、一定のヒステリシスをもつ
   関係が存在しており、アクチュエータの動作方向切換時
   の初期に、アクチュエータの動作にポテンショメータが
   不完全に追従する領域があって、該領域の最大幅Ｓに対
   応するポテンショメータの出力変化の幅がＴと測定され
   た系において、 ポテンショメータの出力Ｐを監視しながら、ポテンショ
   メータの出力Ｐが学習基準値Ｑになるようにアクチュエ
   ータを動作させ、ポテンショメータの出力Ｐが学習基準
   値Ｑに一致した位置を、アクチュエータのホームポジシ
   ョンとして学習するに当たり、 ホームポジション学習のためのアクチュエータの動作方
   向を、正方向にしてポテンショメータの出力Ｐの小さい
   側から学習基準値Ｑに近付けるか、逆方向にしてポテン
   ショメータの出力Ｐの大きい側から学習基準値Ｑに近付
   けるか、を予め決定しておき、 （ｉ）ポテンショメータの出力Ｐの小さい側から学習基
   準値Ｑに近付けると決定した場合は、 （１）ポテンショメータの初期値Ｘが、 Ｘ≦（Ｑ−Ｔ）のときは、 そのままポテンショメータの出力Ｐが大きくなるように
   アクチュエータを正方向に動作させる ２（Ｑ−Ｔ）＜Ｘのときは、 一旦ポテンショメータ出力Ｐが（Ｑ−Ｔ）以下となるま
   でアクチュエータを逆方向に動作させた後、引き続いて
   アクチュエータを正方向に動作させる （ｉｉ）ポテンショメータの出力Ｐの大きい側から学習
   基準値Ｑに近付けると決定した場合は、 （１）ポテンショメータの初期値Ｘが、 （Ｑ＋Ｔ）≦Ｘのときは、 そのままポテンショメータの出力Ｐが小さくなるように
   アクチュエータを逆方向に動作させる （２）Ｘ＜（Ｑ＋Ｔ）のときは、 一旦ポテンショメータ出力Ｐが（Ｑ＋Ｔ）以上となるま
   でアクチュエータを正方向に動作させた後、引き続いて
   アクチュエータを逆方向に動作させる ことにより、ポテンショメータの出力Ｐを学習基準値Ｑ
   に一致させ、その一致した位置をアクチュエータのホー
   ムポジションとして学習することを特徴とするアクチュ
   エータのホームポジション学習方法。