JPH03198682A - モータ制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、モータ制御装置に関する。

〈発明の背景〉 たとえば複写機等の原稿読取装置における光学系駆動用
のＤＣサーボモータ制御装置においては、光学系の移動
に伴ない摩擦抵抗等が変化してモータ負荷が変動しても
、追従性よくサーボモータを一定速度に保ち、光学系を
一定速度で移動させる必要がある。

サーボモータを一定速度に保つためには、その前提とし
て、サーボモータの実際の回転速度を正確に検出する必
要がある。

従来装置では、サーボモータに連結されたエンコーダな
どの速度検出器の出力（速度検出信号）に基づいて、所
定タイミングごとに、サーボモータの回転速度が検出さ
れていた。

しかしながら、従来装置における速度検出の仕方では、
検出された回転速度がノイズ等の影響を受けている場合
、正確にモータ回転速度を検出できないという欠点があ
る。

そこで、ノイズ等の影響による誤差をなくするために、
前回検出された速度と今回検出された速度との平均を求
め、それを現在の速度として取出す等の方法が採用され
ているものもあった。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記検出速度の平均を求める方法では、
検出速度を平均化することによって誤差を小さくしよう
としているため、正確な回転速度が検出された場合にも
、その速度が平均化されることにより、本来の速度（実
際の速度）に対して一定の偏差を生じることになる。

また、−時的に大きなノイズが発生した場合は、平均化
されてもノイズ誤差を取除けず、平均化後の速度中に比
較的大きな誤差が残ったままである。

このため、たとえば、定常状態でこのような大きなノイ
ズが生じた場合、速度ムラが発生してしまう。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、
ノイズ等によって、−時的に速度検出信号が大きく変動
しても、その変動の影響を受けることなく、正確な速度
を得られるモータ制御装置を提供することを目的とする
。

く課題を解決するための手段〉 この発明は、モータ回転速度が指令速度に等しくなるよ
うに、モータをフィードバック制御するモータ制御装置
において、所定タイミングごとに、モータ回転速度に関
するデータを算出する算出手段、モータ回転速度に関す
るデータを所定の複数回分、新しいもの順に記憶できる
複数の記憶エリアを有し、モータ回転速度に関するデー
タが算出されるごとに、すでに記憶されているデータを
順次１つずつシフトしかつ今回算出されたデータを最新
データ記憶エリアに記憶する記憶手段、記憶手段に記憶
されている複数回分のデータのうち、大小中央に相当す
るデータと今回算出された最新データとを比較し、最新
データが大小中央に相当するデータに対して所定範囲内
であるか否かを判別する判別手段、最新データが大小中
央に相当するデータに対して所定範囲内であると判別さ
れたときに、最新データを、モータ制御に用いるべき速
度データとして取出す手段、および最新データが大小中
央に相当するデータに対して所定範囲外であると判別さ
れたときに、大小中央に相当するデータを、モータ制御
に用いるべき速度データとして取出す手段を備えている
ことを特徴とするモータ制御装置である。

く作用〉 所定タイミングごとに、モータ回転速度に関するデータ
が算出される。

モータ回転速度に関するデータが算出されると、記憶手
段にすでに記憶されている過去所定の複数回分のデータ
が順次１つずつシフトされ、最も古いデータは記憶され
なくなり、代わりに今回算出されたデータが最新データ
記憶エリアに記憶される。

次に、最新データが、記憶手段に記憶されている所定数
のデータ（これらデータ中には最新データも含まれてい
る。）のうち大小中央に相当するデータに対して所定範
囲内であるか否かが判別される。

最新データが、大小中央に相当するデータの所定範囲内
であるときには、最新データが、モータ制御に用いるべ
き速度データとされる。

一方、最新データが、大小中央に相当するデータの所定
範囲外であるときには、大小中央に相当するデータが、
モータ制御に用いるべき速度データとされる。

〈実施例〉 以下には、この発明の一実施例として、複写機の光学系
（照明ユニットおよび反射ミラー）駆動用のＤＣサーボ
モータの制御回路に適用する場合を例にとって説明をす
る。

第１図は、複写機の光学系を駆動するためのＤＣサーボ
モータの制御回路の構成例を示すブロック図である。こ
の制御回路では、ＤＣサーボモータへの印加電圧として
ＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ　ｗ４ｄｔｈ　ｎ＋ｏｄｕｌａｔｊ
ｏｎ）信号が使用されている。

このＤＣサーボモータ１０は永久磁石フィールド形であ
って、ドライバ部１１によって回転駆動され、光学系１
７を移動させる。

サーボモータ１０の回転軸にはロータリエンコーダ１２
が連結されている。ロータリエンコーダ１２は、既に公
知の通り、サーボモータ１０が予め定める微小角度回転
するごとに、速度検出パルスを出力するものである。こ
の実施例のロータリエンコーダ１２からは、互いに周期
が等しくかつ位相が９０度ずれたＡ相とＢ相の速度検出
パルス（速度検出信号）が出力され、サーボモータ１０
が１回転することにより、各相、たとえば２００個の速
度検出パルスが出力される。

ロータリエンコーダ１２から出力される速度検出パルス
は、エンコーダ信号入力部１３へ与えられる。エンコー
ダ信号入力部１３は、後に詳述するように、ロータリエ
ンコーダ１２から与えられる速度検出パルスに基づいて
、サーボモータ１０の回転速度を検出するための回路で
ある。エンコーダ信号入力部１３の出力は制御部１４へ
与えられる。

制御部１４は、ＣＰＵ、プログラムなどを記憶するＲＯ
Ｍ、必要なデータを記憶するＲＡＭなどを備えており、
指令速度と検出速度との差の算出処理、速度検出信号と
速度指令信号との位相差の算出処理、サーボモータ１０
を制御するためのＰＷＭデータの算出処理などを行う。

制御部１４には、複写機本体の制御部（図示せず）から
、動作指令信号および速度指令信号（速度指令クロック
）が与えられる。

制御部１４は、各入力信号に基づいて演算処理を実行し
、ＰＷＭデータを算出してＰＷＭユニット１６へ与える
と共に、前述したドライバ部１１ヘドライバ部駆動信号
を与える。

ＰＷＭユニット１６は、制御部１４から与えられるＰＷ
Ｍデータに応じたパルス幅（出力デユーティ）のＰＷＭ
信号を発生するためのユニットである。ＰＷＭユニット
１６から出力されるＰＷＭ信号によってサーボモーター
０の回転速度が制御される。また、ドライバ部駆動信号
は、サーボモータ１０の回転方向を決めたり、ブレーキ
ングしたりする。

ところで、サーボモーター０を所望の指令速度で回転さ
せるためには、前提として、サーボモータ１０の回転速
度を正確に検出する必要がある。

そこで、この制御回路では、エンコーダ信号人力部１３
の構成を第２図のようにし、かつ制御部１４による信号
読出しを工夫して、正確な速度検出が行えるようにされ
ている。

第２図を参照して説明すると、エンコーダ信号入力部１
３は、ロークリエンコーダ１２から送られてくる人相の
速度検出パルスの立上りを検出する立上り検出回路１３
１、基準クロックをアップカウントするたとえば１６ビ
ツト構成のフリーランニングカウンタ１３３および立上
り検出回路１３１の立上り検出出力をキャプチャ信号と
し、該キャプチャ信号をトリガとしてフリーランニング
カウンタ１３３のカウント数を読取保持するキャプチャ
レジスタ１３４を備えている。

基準クロックは、第１図に示す回路全体の動作タイミン
グの基準となる基準クロックであり、回路がマイクロコ
ンピュータで構成されている場合はマシンクロックが利
用される。また、そのような基準クロックがない場合、
基準クロック発生回路を設けてもよい。

エンコーダ信号入力部１３は、さらに、アップダウン検
出部１３５およびアップダウンカウンタ１３６を備えて
いる。アップダウン検出部１３５は、立上り検出回路１
３１からＡ相の速度検出パルスの立上り検出出力が与え
られた時にＢ相の回転パルスのレベルを判断し、Ｂ相の
回転パルスが０ ハイレベルかローレベルかによって、サーボモータ１０
（第１図）が正転しているか逆転しているかを判別する
ものである。アップダウンカウンタ１３６は、アップダ
ウン検出部１３５の判別出力に基づいて、立上り検出回
路１３１の検出出力をアップカウントまたはダウンカウ
ントするものである。

次に、第２図の回路の動作説明をする。

キャプチャレジスタ１３４の内容は、キャプチャ信号、
すなわちＡ相の速度検出パルスの立上りが検出されるご
とに更新されていく。また、アップダウンカウンタ１３
６は、速度検出パルスの立上り検出回数、言い換えれば
速度検出パルス数をカウントする。

それゆえ、所定のサンプル時間Δτ内において、アップ
ダウンカウンタ１３６で、回転パルスがｎ個カウントさ
れ、その間にフリーランニングカウンタ１３３でカウン
トされる基準パルスのカウント数を計測すれば、それに
基づいて回転数Ｎを算出することができる。

１ つまり、サーボモータ１０の回転数Ｎ［ｒｐｍ］は、基
準クロックの周波数をｆ［Ｈｚ］、サーボモータ１０が
１回転することによりロークリエンコーダ１２から出力
されるＡ相の回転パルス数をＣ［ａｐｒ］、今回のキャ
プチャレジスタ１３１の内容をＣＰＴ、、前回のキャプ
チャレジスタ１３１の内容をＣＰＴゎ、とすると、 ・・・　（１） で算出することができる。

ここで、式（１）は、基準クロック周波数ｆと回転パル
ス数Ｃとが定数であるから、 Ｎ　−ｎ　Ａ　　　　　−旦・・・（２）ＣＰＴ、、−
ＣＰＴ、、　　Ｘ 但し、Ａニー！−Ｘ６０ Ｘ　：　ＣＰＴｎ　　ＣＰＴｎ−＋ となる。

２ 第３図は、制御部１４によるモータ回転速度検出処理手
順を示し、第４図は、この処理に用いられる２種類のメ
モリＭ１およびＭ２を示している。

第４図において、メモリＭ１は、５回分の回転数データ
を新しいものから順番に記憶するためのものであり、新
しい回転数データを記憶するためのエリアから古い回転
数データ記憶エリアに向って順に５つの記憶エリアＥ１
〜Ｅ５を有している。

すなわち、Ｅｌに今回の回転数データＮｎが、Ｅ２に前
回の回転数データＮＬｎ−１＋が、Ｅ３に２回前の回転
数データＮ。−２，が、Ｅ４に３回前の回転数データＮ
（１１−３１が、Ｅ５に４回前の回転数データＮＬｌｌ
−４１が、それぞれ記憶される。

メモリＭ２は、メモリＭ１に記憶された５つの回転数デ
ータＮ０〜Ｎｔｎ−４＋をソーティング、すなわち大き
さ順に並べ替えるためのもので、５つの記憶エリアＥ１
１〜Ｅ１５を有している。メモリＭ１に記憶された５つ
の回転数データＮｆｉ〜Ｎ（ｎ−４１がソーティングさ
れ、メモリＭ２に記憶されると、たとえば、エリアＥ１
１に５つの回転数３ データＮｎ”　Ｎ　＋　１１−４１のうち最大のものが
、エリアＥ１２に２番目に大きいものが、エリアＥ１３
に３番目に大きいものが、エリアＥ１４に４番目に大き
いものが、エリアＥ１１に最小のものが記憶される。従
って、エリアＥ１３には、メモリＭ１に記憶された５つ
の回転数データのうち、大小中央に相当する回転数デー
タが記憶される。

第３図に戻って、モータ回転速度検出処理は、サンプル
時間Δｔごとに行われる。

サンプル時間Δｔは、 Δｔ≧Ｘ＝ＣＰＴ、、−ＣＰＴ、、−ｒ・・・（３）を
満足する適当な時間が設定されている。

次に、第１図〜第４図を参照して説明をする。

制御部１４では、内部タイマが一定のサンプル時間Δｔ
に達するごとに（ステップＳ１）、タイマがリセットさ
れ（ステップＳ２）、キャプチャレジスタ１３４および
アップダウンカウンタ１３６の内容が読出される（ステ
ップＳ３）。

そして、今回読出されたキャプチャレジスタ１３４のカ
ウント数ＣＰＴ、、から、すでに記憶され４ ている前回読出されたキャプチャレジスタ１３４のカウ
ント数ＣＰ　Ｔ　ｎ−１を減じることにより、１サンプ
ル時間Δを内の基準クロック数Ｘが求められた後、ＣＰ
Ｔ、が記憶される（ステップＳ４）。

また、今回読出されたアップダウンカウンタ１３６のカ
ウント数ＵＤＣ，から、すでに記憶されている前回読出
されたアップダウンカウンタ１３６のカウント数ＵＤＣ
ｏ−＋を減じることにより、１サンプル時間Δを内の回
転パルス数ｎが求められた後、ＵＤＣｎが記憶される（
ステップＳ５）。

その後、上述した式（２）に基づいて、サーボモータの
回転数Ｎ、（今回の回転数データＮ。）が算出される（
ステップＳ６）。

回転数データＮ、、が算出されると、メモリＭ１にすで
に記憶されている５つの回転数データＮ７〜Ｎ＜１ｌ−
４）がシフトされる（ステップＳ７）。この結果、それ
までの回転数データＮ７がＮ。−１）としてエリアＥ２
に、回転数データＮ（ｎ−＋＞がＮ（ｎ−２１としてエ
リアＥ３に、回転数データＮ（。−２、がＮ（６−３）
としてエリアＥ４に、回転数データ５ Ｎ（ＩＩ−３）がＮ（、、−４＋としてエリアＥ５に記
憶され、それまでの回転数データＮ、−４，は記憶され
なくなる。

そして、今回算出された回転数データＮ。がエリアＥ１
に記憶される（ステップＳ８）。

次に、メモリＭ１に記憶されている５つの回転数データ
Ｎ。−Ｎｔｎ−４〉が、ソーティングされ、メモリＭ２
に記憶される（ステップＳ９）。この結果、メモリＭ２
のエリアＥｌｌ〜Ｅ１５には、５つの回転数データＮ。

−Ｎｌｌｌ−４）が、大きい順に記憶される。この場合
、エリアＥ１３には、５つの回転数データＮ。−Ｎ（ｎ
−４１のうち大小中央に相当する回転数データ（中央デ
ータＮ、）が記憶される。

このメモリＭ２のエリアＥ１３に記憶されている中央デ
ータＮ、Ｒは、今回および過去４回分の５つの回転数デ
ータのうちの、大小中央に相当する回転数データである
。よって、この回転数データＮｆｆ１を現在の回転数Ｎ
として制御に用いれば、ノイズなどによって速度検出信
号が変動し、誤った６ 回転数データＮ、、がステップＳ６で算出された場合で
も、その誤った回転数データＮ。を除去できる。

しかしながら、この方法だけでは、ノイズ等による突発
的な変動に基づく誤検出は防止できるが、モータ回転速
度が、長期的に、一方向に変化している場合（たとえば
回転速度が上昇している場合）等においては、次のよう
な問題がある。

たとえば、モータ回転速度が、第１０図に示すように指
令速度Ｎ。に向かって上昇している場合、現時点ｔｎて
、メモリＭ１には、時点１．〜時点ｔ（ｎ−４＞の５回
分の回転数データＮ１〜Ｎｔｎ−４）が記憶されている
。

そうすると、これらのデータのうち大小中央に相当する
データＮ。−２，は、最新データＮ０よりも必ず小さい
値であるため、実際のモータ回転速度がほぼ指令速度Ｎ
。に達しても、現在の回転速度は指令速度Ｎ。より低い
と判断され、モータ回転速度がさらに上昇するように制
御されてしまう。

この結果、モータ回転速度は指令速度Ｎ。より大きくな
ってしまう。すると今度は、速度が下降するように制御
されるが、この場合にも、実際のモータ回転速度がほぼ
指令速度Ｎ。に達しても、現在の回転速度は指令速度Ｎ
ｏよりも高いと判断され、モータ回転速度がさらに下降
するように制御されてしまう。

従って、モータ回転速度は、第１１図に示すように、指
令速度Ｎ。を中心としたうねり（ハンチング）を生じて
しまう。

そこで、この実施例では、このようなハンチング現象を
防止するため、以下のステップＳＩＯ〜Ｓ１２の制御が
行われる。

メモリＭ１のエリアＥ１に記憶されている今回の回転数
データＮ７は、メモリＭ２のエリアＥ１３に記憶されて
いる中央データＮ、に対して一定範囲内か否かが判別さ
れる（ステップ５１０）。

つまり、最新回転数データＮ。が次式で示される範囲内
に入っているか否かが判別される。

Ｎｆｆ１　（１−ｐ）≦Ｎ、、≦Ｎｆｆ１　（１＋ｑ）
（４） ７ ８ 但し、ｐおよびｑは、モータ回転速度を変化させる場合
におけるモータの追従特性等を考慮して決められた値で
ある。

最新回転数データＮ。が式（４）で示される範囲内に入
っていない場合には（ステップＳＩＯでＮｏ）　、ノイ
ズ等の影響により、最新回転数データＮ、が正確なもの
ではないと判断され、メモリＭ２のエリアＥ１３に記憶
されている中央データＮ、、、が現在のモータ回転数Ｎ
として取出され、たとえばバッファに記憶され、制御に
使用される（ステップ５１１）。このため、ノイズ等に
よって速度検出信号が突然大きく変動しても、それは回
転数Ｎとして制御に利用されないので、ノイズ等による
誤った制御動作を防止できる。

また、最新回転数データＮ４が式（４）で示される範囲
内に入っている場合には（ステップＳ１０でＹＥＳ）、
最新回転数データＮ、、は、ノイズ等の影響を受けたも
のではないと判断され、メモリＭ１のエリアＥ１に記憶
されている最新回転数データＮ０が現在のモータ回転数
Ｎとして取出さ９ れ、たとえばバッファに記憶され、制御に使用される（
ステップ５１２）。このため、第１０図に示すように、
モータ回転速度が長期的に一方向に変化している場合に
おいても、正確な速度データが得られ、ハンチング現象
が生じるのを防止できる。

なお、速度検出パルスが出力されるごとに、キャプチャ
レジスタ１３４のカウント数ＣＰＴｌ、を読みだし、前
回のカウント数ＣＰＴ、Ｉ、を減じて、最新の速度検出
パルスの周期を算出し、この周期に基づいて回転数デー
タＮ０を求めるようにしても良い。

次に、速度指令信号入力部１５について詳しく説明をす
る。

第５図は、速度指令信号入力部１５の具体的な構成例を
示すブロック図である。速度指令信号入力部１５には、
速度指令クロックの立上りを検出するための立上り検出
回路１５１、基準クロックをアップカウントするフリー
ランニングカウンタ１５２、立上り検出回路１５１の立
上り検出出力０ をキャプチャ信号とし、該キャプチャ信号をトリガとし
てフリーランニングカウンタ１５２のカウント数を読取
保持するキャプチャレジスタ１５３および、立上り検出
回路１５１の出力パルスをアップカウントするためのア
ップカウンタ１５４を備えている。

フリーランニングカウンタ１５２は、たとえば１６ビツ
ト構成のカウンタである。このフリーランニングカウン
タ１５２は、前述したエンコーダ信号入力部１３のフリ
ーランニングカウンタ１３３と共用してもよい。

この回路の動作は、次の通りである。

装置本体側、たとえば複写機本体の制御側マイクロコン
ピュータから出力される速度指令クロックは立上り検出
回路１５１へ与えられ、立上りが検出される。立上り検
出回路１５１の出力はキャプチャ信号としてフリーラン
ニングカウンタ１５２へ与えられるので、キャプチャレ
ジスタ１５３の内容は、速度指令クロックの立上りに応
答して更新されて行く。よって、ある立上り検出信号に
１ 基づいてキャプチャレジスタ１５３の内容を読出し、次
の立上り検出信号に基づいてキャプチャレジスタ１５３
の内容を読出して、その差を求めれば、速度指令クロッ
ク１周期におけるフリーランニングカウンタ１５２のカ
ウント数を計測することができる。つまり、指令速度で
ある回転数Ｎ。

を得ることができる。

なおこの実施例では、キャプチャレジスタ１５３の内容
が更新されるごとに、更新後のカウント数と更新前のカ
ウント数との差のカウント数を求めるというやり方では
なく、より検出精度を向上させるために、エンコーダ信
号入力部１３におけるキャプチャレジスタ１５３のカウ
ント数読出しと同様の読出方法がとられている。

すなわち、制御部１４は、所定のサンプル時間Δｔごと
にキャプチャレジスタ１５３の内容およびアップカウン
タ１５４の内容を読出し、キャプチャレジスタ１５３に
おける今回読出したカウント数と前回読出したカウント
数との差を求め、その差を、アップカウンタにおける今
回読出した力２ ラント数から前回読出したカウント数との差で除算する
ことで、速度指令クロック１周期内におけるより正確な
基準クロック数を求めるようにしている。

第６図は、制御部１４による速度指令クロックと速度検
出パルスとの位相差算出処理手順を示している。

まず、エンコーダ信号入力部１３の立上り検出回路１３
１によって速度検出パルスの立上りが検出されると（ス
テップ５２１）、フリーランニングカウンタ１３３のカ
ウント値が読込まれ、その値が位相比較値ＰＤＴ、、と
して記憶される（ステップ５２２）。フリーランニング
カウンタ１３３は、モータ制御開始時から基準クロック
のカウントを開始しているので、位相比較値ＰＤＴ、の
値は、モータ制御開始時から今回のパルス立上り検出時
点までの時間に応じた値となる。

次に、位相基準値ＰＰ１．が、次式により計算されかつ
記憶される（ステップ８２３）。

ＰＰＩ、、＝ＰＰ１．。−、、十ＳＰＤ　　　・・・（
５）３ ここで、 Ｐ　Ｐ　Ｉ　（Ｉ＋−１１：前回記憶された位相基準値
ＳＰＤ　　　　：速度指令クロック１周期間の基準クロ
ック数（ＳＰＤは固定値 である。） である。

ただし、Ｐ　Ｐ　Ｉ　（ｎ−１）の初期値は、零である
ため、上記ステップＳ２１で、モータ制御開始後第１回
目の速度検出パルスの立上りが検出されたときに対応す
る位相基準値ＰＰＩ、、の値は、ＳＰＤとなる。

この後、位相差ＰＨＤＴが次式により算出されかつ記憶
される（ステップ５２４）。

ＰＨＤＴ、ＰＰｌ７−ＰＤＴｌｌ　　、、、（６）ＳＰ
Ｄ そして、以上の処理が繰返される。すなわち、速度検出
パルスの立上りが検出されるごとに（ステップ５２１）
、フリーランニングカウンタ１３３のカウント値の読込
みおよび位相比較値ＰＤＴ１の更新（ステップ５２２）
、位相基準値ＰＰＩ４ ゜の計算および更新（ステップ８２３）ならびに位相差
ＰＨＤＴの算出（ステップ５２４）が繰返し行われる。

モータ制御開始後、ステップＳ２１で、第２回目の速度
検出パルスの立上りが検出されたときには、ステップ８
２３で算出される位相基準値ＰＰ１、の値は２ＳＰＤと
なり、第３回目の速度検出パルスの立上りが検出された
ときには３ＳＰＤとなる。つまり、ステップ８２３で算
出される位相基準値ＰＰＩ、の値は、モータ制御開始時
から今回の速度検出パルス立上り時点までの間に出力さ
れた速度検出パルス総数とＳＰＤとの積値になる。

ＳＰＤは、速度指令クロックの周期に応じた固定値であ
るから、ステップ５２３で算出される位相基準値ｐｐｉ
、は、モータ制御開始時から今回立上りが検出された速
度検出パルスに対応する速度指令クロックの立上がり時
点までの時間に応じた値となる。

そして、モータ制御開始時から今回の速度検出パルスの
立上り検出時点までの時間に応じた値５ （位相比較値ＰＤＴｎ）と、モータ制御開始時から今回
立上りが検出された速度検出パルスに対応する速度指令
クロックの立上がり時点までの時間に応じた値（位相基
準値ＰＰ１．）との差を、速度指令クロックの周期に応
じた値（ＳＰＤ）で除することにより、位相差ＰＨＤＴ
が求められている。よって、速度指令クロックと速度検
出パルスとの位相差が、速度指令クロックの１周期以上
である場合でも、その位相差ＰＨＤＴが正確に検出され
る。

次に、制御部１４から出力されるＰＷＭデータの算出方
法について説明する。

サーボモータ１０の回転速度Ｎを指令速度Ｎ。

に追従させるためにサーボモータ１０に出力すべき電圧
ｖＯは、速度差ΔＮ　（−Ｎ。−Ｎ）による制御電圧を
ｖｌ、位相差ＰＨＤＴによる制御電圧をＶ２とすると、
次式で表される。

ＶＯ−Ｖ１＋Ｖ２　　　　　　　　　　・　（７）つま
り、この実施例では、速度差ΔＮ　（−Ｎ。

Ｎ）による制御電圧Ｖ１を、位相差ＰＨＤＴに６ よる制御電圧■２で補正している。この理由は、速度差
ΔＮによる比例制御だけでは、実際の検出速度から目標
速度までモータ速度を増加させる場合の加速度が、目標
速度の大小によって変わり、目標速度が大きい程加速度
が小さく、目標速度に達するまでの時間が長くなり、追
従性が良くないからである。

そこで、追従性をよくするため、この実施例では、速度
差ΔＮ　（−Ｎ。−Ｎ）による制御電圧Ｖ１を、位相差
ＰＨＤＴによる制御電圧Ｖ２で補正しているのである。

位相差ＰＨＤＴによる制御電圧Ｖ２は、予め定められた
制御電圧ｖ２の最大値をαとすると、たとえば次のよう
にして求められる。

（ａ）位相差が１周期より小さい場合 （−１＜ＰＩ（ＤＴ＜＋１） Ｖ２−ａ　ΦＰＨＤＴ　　　　　　　　　−（８）（ｂ
）位相差が１周期以上でありかつ速度検出信号の位相が
速度指令信号の位相より進んでいる場合 ７ （ＰＨＤＴ≦−１） Ｖ２−−α　　　　　　　　　　　　　　　　・・・　
（９）（ｃ）位相差が１周期以上でありかつ速度検出信
号の位相が速度指令信号の位相より遅れている場合 （ＰＨＤＴ≧＋１） Ｖ２＝＋α　　　　　　　　　　　・・・（１０）従っ
て、位相差ＰＨＤＴと、制御電圧■２との関係は、第７
図に示される関係になる。

なお、速度差ΔＮによる制御電圧Ｖ１は、次式％式％ （ ） Ｒａ：アマチュア抵抗［Ω］ Ｋ７：トルク定数［ｋｇｍ／Ａ　］ ・・・　（１１） ８ Ｋｅ；誘起電圧定数［Ｖ／ｒｐｍｌ ■ｏ：無負荷電流［Ａ］ ＧＤ２　　：負荷とモータによる慣性モーメント［ｋｇ
　ｍ２］ ＴＢＬ：摺動負荷［ｋｇｍ　］ である。

制御部１４は、サーボモータ１０の回転速度Ｎを検出し
く第３図のステップＳ６）、指令速度Ｎ０との速度差Δ
Ｎを算出するごとに、または位相差ＰＨＤＴを算出（第
６図のステップ５２４）するごとに、上記式（７）〜（
１１）に基づいて、ｖＯを算出して、これに応じたＰＷ
Ｍデータを出力する。このＰＷＭデータは、ＰＷＭユニ
ット１６に送られ、ドライバ部１１を介して、サーボモ
ータ１０が制御される。

第８図は、ＰＷＭユニット１６の具体的な構成例を示す
ブロック図であり、第９図はＰＷＭユニット１６の動作
を説明するためのタイミングチャートである。

ＰＷＭユニット１６には、セット信号発生部１９ ６１と、ＰＷＭデータレジスタ１６２と、ダウンカウン
タ１６３とＲＳフリップフロップ１６４とが備えられて
いる。

セット信号発生部１６１は、一定の周期ごとにセット信
号を発生するものである。このセット信号発生部１６１
はたとえばリングカウンタで構成されており、一定数の
基準クロックを計数するごとにセット信号を発生するよ
うにされている。

ＰＷＭデータレジスタ１６２は、制御部１４から与えら
れるＰＷＭデータを保持するためのものである。制御部
１４から与えられるＰＷＭデータとは、前述した式（７
）によって求められた電圧データである。すなわち、式
（１１）の電圧Ｖ１を位相差データＰＨＤＴによる制御
電圧ｖ２で補正した電圧ＶＯである。このＰＷＭデータ
は、ＰＷＭユニット１６から出力されるＰＷＭ出力信号
のデユーティを決めるのに用いられる。

ダウンカウンタ１６３は、ＰＷＭ基準クロック（この実
施例では、ＰＷＭ基準クロックは、エンコーダ信号入力
部１３や速度指令信号入力部１５０ で用いられる基準クロックが共用されている。）が与え
られごとにダウンカウントをし、設定された数を計測す
るとリセット信号を出力するものである。

ＰＷＭユニット１６の動作は次のようになる。

セット信号発生部］６１からセット信号が出力されると
、・ＰＷＭデータレジスタ１６２の内容、つまり制御部
１４から与えられたＰＷＭデータが、ダウンカウンタ１
６３にセットされ、また、セット信号によってフリップ
フロップ１６４がセットされる。従って、フリップフロ
ップ１６４の出力、つまりＰＷＭ信号はハイレベルとな
る。

次に、ダウンカウンタ１６３はＰＷＭ基準クロックに基
づいてダウンカウントを行い、設定されたカウント値が
「０」になると、フリップフロップ］６４ヘリセット信
号を与える。よって、フリップフロップ１６４の出力は
ローレベルに反転する。

この結果、ＰＷＭユニット１６からは、ＰＷＭデータレ
ジスタ］６２で保持された値、つまり弐１ （７）で算出された電圧データでデユーティが決められ
、ＰＷＭ信号が導出される。

この発明は、複写機の光学系制御用に限らず、ファクシ
ミリ装置の読取装置制御用モータ、ロボットの動作制御
用モータや、その他の一般的なモータ制御回路に採用で
きる。

また、この発明は、ＰＷＭ信号以外で印加電圧を算出す
る場合にも適用できる。

〈発明の効果〉 この発明は、以上のように構成されているので、ノイズ
等によって、−時的に速度検出信号が変動しても、その
変動の影響を受けることなく、正確な速度を得ることが
でき、良好なモータ制御が可能である。

また、この発明によれば、長期的に、モータ回転速度が
一方向に変化している場合においても良好なモータ制御
が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例が適用された光学系駆動用
ＤＣサーボモータの駆動制御回路の電気２ 的構成を示すブロック図である。 第２図は、この発明の実施例に係るエンコーダ入力部の
電気的構成を示す回路ブロック図である。 第３図は、この発明の実施例における回転速度検出処理
手順を表わすフローチャートである。 第４図は、この発明の実施例における回転速度検出処理
に用いられる２つのメモリＭ１およびＭ２を示す図であ
る。 第５図は、速度指令信号人力部の電気的構成を示すブロ
ック図である。 第６図は、この発明の実施例における位相差検出処理手
順を表わすフローチャートである。 第７図は、位相差ＰＨＤＴと位相差に基づく制御電圧Ｖ
２との関係を表わすグラフである。 第８図は、ＰＷＭユニットの具体的な電気的構成を示す
ブロック図である。 第９図は、ＰＷＭユニットの動作を表わすタイミングチ
ャートである。 第１０図は、この実施例によって解決されている課題の
１つを説明するための図であって、長期３ 的に、モータ回転速度が一方向に変化している場合のモ
ータ検出信号の内容を示す図である。 第１１図は、ハンチング現象を説明するための図である
。 図において、１０・・・ＤＣサーボモータ、１１・・・
ドライバ部、１２・・・ロータリエンコーダ、１３・・
・エンコーダ信号入力部、１４・・・制御部、１５・・
・速度指令信号入力部、１６・・・ＰＷＭユニット、Ｍ
ｌ、Ｍ２・・・メモリ、を示す。 ４ ２　２ 回場蔭

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モータ回転速度が指令速度に等しくなるように、モ
   ータをフィードバック制御するモータ制御装置において
   、 所定タイミングごとに、モータ回転速度に関するデータ
   を算出する算出手段、 モータ回転速度に関するデータを所定の複数回分、新し
   いもの順に記憶できる複数の記憶エリアを有し、モータ
   回転速度に関するデータが算出されるごとに、すでに記
   憶されているデータを順次１つずつシフトしかつ今回算
   出されたデータを最新データ記憶エリアに記憶する記憶
   手段、 記憶手段に記憶されている複数回分のデータのうち、大
   小中央に相当するデータと今回算出された最新データと
   を比較し、最新データが大小中央に相当するデータに対
   して所定範囲内であるか否かを判別する判別手段、 最新データが大小中央に相当するデータに対して所定範
   囲内であると判別されたときに、最新データを、モータ
   制御に用いるべき速度データとして取出す手段、および 最新データが大小中央に相当するデータに対して所定範
   囲外であると判別されたときに、大小中央に相当するデ
   ータを、モータ制御に用いるべき速度データとして取出
   す手段、 を備えていることを特徴とするモータ制御装置。