JPH028559B2 - - Google Patents

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JPH028559B2
JPH028559B2 JP58038987A JP3898783A JPH028559B2 JP H028559 B2 JPH028559 B2 JP H028559B2 JP 58038987 A JP58038987 A JP 58038987A JP 3898783 A JP3898783 A JP 3898783A JP H028559 B2 JPH028559 B2 JP H028559B2
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JP
Japan
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phase
excitation
step motor
speed
torque
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58038987A
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English (en)
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JPS59165993A (ja
Inventor
Akio Watanabe
Hitoshi Imamya
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP3898783A priority Critical patent/JPS59165993A/ja
Publication of JPS59165993A publication Critical patent/JPS59165993A/ja
Publication of JPH028559B2 publication Critical patent/JPH028559B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors of the kind having motors rotating step by step
    • H02P8/36Protection against faults, e.g. against overheating, step-out; Indicating faults
    • H02P8/38Protection against faults, e.g. against overheating, step-out; Indicating faults the fault being step-out

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ステツプモータの位置決め制御装置
に関し、特に前記ステツプモータの閉ループ制御
における回転速度および停止位置の制御に関す
る。
従来、この種のステツプモータの位置決め制御
装置は、ステツプモータの励磁相を一定周期で順
次切替えて、ステツプモータを所定ステツプ数だ
け回転させるという開ループ制御を行なつてい
る。この方法は、ステツプモータの駆動周波数が
高すぎるとステツプモータを起動することができ
ないため高速運転できないという欠点がある。ま
た、停止位置で振動が残るという欠点がある。
この欠点を軽減するためには、起動、停止時に
は低速運転をし、途中では高速運転をするスロー
アツプ・スローダウン方式が要請される。目的の
移動距離に応じて、最適な加速、減速を実験的に
求め、その加速、減速が得られるような相切替え
のタイミング情報をあらかじめ記憶装置内に格納
しておき、該情報に従つて順次相切替えを行なう
ことによりスローアツプ・スローダウン方式の運
転を行なうことができる。しかし、この場合は、
相切替えのタイミングが、あらかじめ設定されて
いるため、モータの特性(力、電源など)や外的
要因(摩擦、外力、振動など)の変動に対応する
ことができず、停止時に振動が残つたり、またロ
ータの回転が相切替えに追従できないで脱調して
しまうという欠点がある。
本発明の目的は、ステツプモータのロータの位
置および平衡点間の移動時間を知つて、次に切替
える励磁相や励磁時間を制御することにより、脱
調や停止時の振動等の問題を解決し、高速にかつ
安定なステツプモータの位置決めを可能にする位
置決め制御装置を提供することにある。
本発明は、n相ステツプモータの1相のみを励
磁するn通りの単相励磁によつて前記n相ステツ
プモータを駆動する駆動回路と、前記n相ステツ
プモータのロータの位置を検出して位置信号を出
力する位置検出手段と、前記位置信号が得られる
時間間隔によつてステツプモータの回転速度を検
出する速度検出器と、前記位置信号が得られる直
前の前記回転速度に応答して前記n相ステツプモ
ータの励磁相を選択して前記駆動回路に与える相
切替決定器とを備えた位置決め制御装置におい
て、前記駆動回路は、前記n相ステツプモータの
隣り合う2相を同時に励磁するn通りの複相励磁
によつて駆動する手段を含み、前記相切替決定器
は、上記n相の励磁相として前記単相励磁および
複相励磁の2n通りの励磁の一つを選択し前記位
置信号と同期して前記駆動回路に与える手段を含
むことを特徴とする。
なお、相切替決定器は、単相励磁相およびトル
クの異なる複相励磁相の中から、正方向または負
方向のみに、あるいは正負方向交互にトルクを与
える励磁を選択することができる。
次に、本発明について、図面を参照して詳細に
説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示すブロツク図
である。すなわち、ステツプモータ1のロータの
位置をセンサ5で検出し、センサ5の出力Cをセ
ンサ増幅器4で増幅整形した位置信号C′を相切替
決定器2へ入力させる。センサ5は、ステツプモ
ータ1のロータの平衡点で出力極性を反転させ
る。このようなセンサは、光センサ、インダクト
シンまたは磁気センサ等で容易に構成することが
できる。例えば、1、2相励磁の4相ステツプモ
ータ(8ステツプ1インクリメンタル)の場合、
A相を励磁したときの平衡点をP1、AB相を励磁
したときの平衡点をP2、B相の平衡点をP3、BC
相、C相、CD相、D相、DA相を励磁したとき
の平衡点をそれぞれP4,P5,P6,P7,P8とすれ
ば、2個のセンサ5の1個は、第2図aに示すよ
うに平衡点P1で負から正になり、点P3で負にな
り、点P5で正に、点P7で負になるようなセンサ
信号C1を出す。そして、もう一個のセンサは、
点P2で正に、点P4で負に、点P6で正に、点P8
負になるようなセンサ信号C2を出すようにして
おく。上記センサ信号C1,C2をそれぞれセンサ
増幅器4で増幅整形して同図bに示すような2つ
の位置信号C1′,C2′を得る。ステツプモータ1を
回転させて、位置信号C1′,C2′の変化点を始めか
ら順番にとればそれぞれ平衡点P1〜P8が得られ
る。以下位置信号C1′,C2′を総合して位置信号
C′ということにする。位置信号の切替わり点がモ
ータの平衡点と対応し、また位置信号C1′とC2′の
位相関係によつてロータの回転方向を知ることが
できる。位置信号の切替わり回数を運動方向によ
つて加・減算することにより現在位置を知ること
ができる。
センサ増幅器4の出力は、相切替決定器2およ
び速度検出器7に入力させる。速度検出器7は、
位置信号C′の変化点間の時間を測定してステツプ
モータ1の回転速度を検出し、速度信号dを相切
替決定器2に供給する。
相切替決定器2は、端子6から入力された位置
指令信号aと、位置信号C′と、速度信号dに基づ
いて一定のアルゴリズムにより次に励磁すべき相
および励磁時間等を決定して駆動指示信号bを出
力し、ドライバ3は指示された相を励磁する。こ
れによつてステツプモータ1のロータが回転し、
センサ5によつて平衡点ごとにロータ位置が検出
されて位置信号C′および速度信号dが相切替決定
器2にフイードバツクされる。相切替決定器2
は、加速時にはステツプモータの速度上昇に伴つ
て駆動相切替え速度を上昇させて迅速に目的位置
に近づけ、減速時には減速トルクを発生する相を
励磁させる。従つてステツプモータが脱調するこ
とはない。
相切替決定器2の制御は、大別して加速、減
速、停止および加速・減数切替えの4つに分類さ
れる。ステツプモータ1のA相、AB相、B相、
BC相等を励磁したときのトルクと位置の関係は
第3図に示すようになる。すなわちA相の単独励
磁によつては図中曲線Aで示すようなトルクが発
生し平衡点P1に停止する。すなわち、正のトル
クでは平衡点の方向へ回転し、平衡点ではトルク
0となり、平衡点をすぎると反対方向へ回転する
負のトルクが発生して平衡点へ戻る。A相とB相
を共に励磁するAB相励磁では図中曲線ABで示
すようなトルクを発生し、平衡点P2に停止する。
B相、BC相、C相、CD相の励磁はそれぞれ図中
曲線B,BC,C,CD等で示すようなトルクが発
生する。なお、A相単独励磁の場合よりAB相励
磁の方が大きいトルクが発生する。他の相につい
ても同様である。また、負のトルクは減速時また
は反対方向の移動に用いられる。
加速時には、今仮りにロータ位置が平衡点P8
にあるときにAB相を励磁すると第4図に示すよ
うなトルクT8が発生する。ステツプモータが回
転してロータ位置が点P1まで来たときB相励磁
に切り替えるとトルクT1となる。さらに回転し
て点P2の位置でBC相励磁に切り替えることによ
りトルクT2が発生する。相切替決定器2は、位
置指令信号aによつて現在位置からの移動ステツ
プ数と移動方向を知り、現在位置に対応して上述
のような励磁相を決定する。そして、ロータの回
転に伴つて位置信号C′の変化点ごとに励磁相を切
り替えることにより加速制御を行なう。従つて、
加速により回転速度が速くなるに従つて相切替え
速度が速くなり、高周波駆動へ移行して迅速な移
動が行なわれることになる。
次に、減速時には、例えば位置P4〜P5間では
AB相を、位置P5〜P6間ではB相を、位置P6〜P7
間ではBC相を励磁することにより第5図に示す
ような減速トルクが発生する。相切替決定器2
は、例えば目的位置の数ステツプ前から上述の減
速制御を行なう。何ステツプ前から減速制御に入
るかは、モータ回転速度等に応じてあらかじめ定
めておけば良い。しかし、負荷トルクの変動等に
よつて予定以上に過減速することがある。このよ
うな場合位置信号C′の1つの変化点から一定時間
h以内に次の変化点が現われない。相切替決定器
2は、このような場合上記一定時間tから次の変
化点までの間正トルクを与える相を励磁する。例
えば、第6図に示すように、位置P4でAB相励磁
によつて減速トルク−T4を発生させ、時間t以
内に位置P5に達しないときはCD相励磁に切り替
えて加速トルク+T4を発生させる。このような
制御によつて、予期しない変動に対応することが
できる。上述の一定時間tを適切に設定すること
により、減速過剰で目的位置の手前で停止するこ
とを防止することができる。
次に、停止時の制御について説明する。今停止
位置をP4とし、例えば数ステツプ前から次第に
減数されて位置P3に達したものとする。このと
き、速度検出器7は、位置P2から位置P3に達す
るまでの時間Tを検出して相切替決定器2に速度
信号dを供給している。相切替決定器2は、この
ときの速度に応じて、適切な減速トルクを発生し
位置P4に無振動で停止させる励磁相および励磁
時間を決定して、その相を励磁する。例えば速度
が大きいときはAB相を励磁し、速度が中程度の
ときはA相を励磁し、速度が低いときはB相を励
磁する。上述の励磁により、それぞれ第7図a,
b,cに示すような大、中、小の減速トルクが発
生し、位置P4では速度がほぼ0となる。励磁時
間は、現在速度と決定した励磁相が発生する減速
トルクとから計算される位置P3からP4までの凡
その移動時間とする。そして、上記励磁時間の後
BC相を励磁することにより正確に平衡位置P4
無振動で停止させることができる。上述の制御に
よつて、ある程度の外的要因の変動があつても目
的位置で振動の少ない停止が得られる。
加速制御から減速制御への切り替えは、速度信
号dにより何ステツプで停止できるかを判断し、
目的位置からそのステツプ数だけ前の位置で減速
制御に切り替える。加速制御の場合も移動距離と
の関係から適切なスピードまで加速されるように
制御する。これらの判断は、演算によつて求める
ことができるが、あらかじめスピード、負荷条
件、移動距離等に対応して演算された結果をテー
ブルとして格納しておいてもよい。また、スピー
ドが所定値を超えたときは必ず減速制御に移るよ
うにすれば定速駆動が可能である。
以上のように、本発明は、励磁相および励磁相
切替え点を、直前の回転速度に応じて、単相、複
相励磁の中から一つを選択して駆動させ、適切な
加速トルク、減速トルクを発生させるため、加
速、定速、減速、停止の制御において、外力や負
荷の変化に対して速やかに応答することができる
効果がある。特に減速だけでなく、加速方向のト
ルク制御が可能であり、急速な加速が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図は上記実施例の位置信号を示すタイムチヤ
ート、第3図は発生トルクと位置との関係を示す
図、第4図は加速トルクの一例を示す図、第5図
は減速トルクの一例を示す図、第6図は減速過多
を加速トルクによつて補償する場合のトルクを示
す図、第7図a,b,cはそれぞれ目的停止位置
直前における大、中、小の減速トルクを示す図で
ある。 図において、1…ステツプモータ、2…相切替
決定器、3…ドライバ、4…センサ増幅器、5…
センサ、6…端子、7…速度検出器、a…位置指
令信号、b…駆動指示信号、b′…駆動信号、C,
C1,C2…センサ信号、C′,C1′,C2′…位置信号、
P1〜P8…位置(平衡点)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 n相ステツプモータの1相のみを励磁するn
    通りの単相励磁によつて前記n相ステツプモータ
    を駆動する駆動回路と、 前記n相ステツプモータのロータの位置を検出
    して位置信号を出力する位置検出手段と、 前記位置信号が得られる時間間隔によつてステ
    ツプモータの回転速度を検出する速度検出器と、 前記位置信号が得られる直前の前記回転速度に
    応答して前記n相ステツプモータの励磁相を選択
    して前記駆動回路に与える相切替決定器と を備えた位置決め制御装置において、 前記駆動回路は、前記n相ステツプモータの隣
    り合う2相を同時に励磁するn通りの複相励磁に
    よつて駆動する手段を含み、 前記相切替決定器は、上記n相の励磁相として
    前記単相励磁および複相励磁の2n通りの励磁の
    一つを選択し前記位置信号と同期して前記駆動回
    路に与える手段を含む ことを特徴とする位置決め制御装置。 2 相切替決定器は、単相励磁相およびトルクの
    異なる複相励磁相の中から、正方向または負方向
    のみに、あるいは正負方向交互にトルクを与える
    励磁を選択する特許請求の範囲第1項記載の位置
    決め制御装置。
JP3898783A 1983-03-11 1983-03-11 位置決め制御装置 Granted JPS59165993A (ja)

Priority Applications (1)

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JP3898783A JPS59165993A (ja) 1983-03-11 1983-03-11 位置決め制御装置

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JP3898783A JPS59165993A (ja) 1983-03-11 1983-03-11 位置決め制御装置

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Publication Number Publication Date
JPS59165993A JPS59165993A (ja) 1984-09-19
JPH028559B2 true JPH028559B2 (ja) 1990-02-26

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JP3898783A Granted JPS59165993A (ja) 1983-03-11 1983-03-11 位置決め制御装置

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Families Citing this family (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2608534B2 (ja) * 1985-07-25 1997-05-07 神鋼電機株式会社 パルスモータ駆動装置
JP2549508B2 (ja) * 1986-05-14 1996-10-30 オリエンタルモ−タ− 株式会社 ステツピングモ−タの閉ル−プ駆動制御方法
JPH02106199A (ja) * 1988-10-14 1990-04-18 Oriental Motor Co Ltd ステッピングモータの閉ループ制御方法および回路
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JPS50155922A (ja) * 1974-06-06 1975-12-16

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