JPH03218287A - 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】 く産業上の利用分野〉 この発明は、モータ制御装置に関するものであり、特に
、モータ回転速度を正確に検出できるモータ制御装置に
関するものである。

く発明の背景〉 たとえば複写機等の原稿読取装置における光学５ 系駆動用のＤＣサーボモー夕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夕を一定速度に保ち、
光学系を一定速度で移動させる必要がある。

サーボモー夕を一定速度に保つためには、その前提とし
て、サーボモー夕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、サーボモー夕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、サーボモー夕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、
検出された信号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。

６ く発明か解決しようとする課題〉 しかしながら、−Ｆ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、正確な回転速度か検出された場合に
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）に対して少量の偏差を生じることになる。

また、一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十分に取除けず、平均化後の速度
中に比較的大きな誤差が残ったままになる。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、一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〉 第１の発明は、モータの回転に連動して周期的に変化す
る回転信号を出力する回転信号出力手段、基準クロック
を計数する基準クロック計数手段、所定間隔ごとに、そ
の間隔内に出力される回転信号の変化数を検出する手段
、前記所定間隔ごとに、その間隔内に出力される回転信
号の最後の変化に応答して、基準クロック計数手段の計
数値を読取る読取手段、所定タイミングごとに、今回検
出された回転信号の変化数ならびに前回読取られた基準
クロック計数値および今回読取られた基準クロック計数
値に基づいて、モータ回転速度に関するデータを算出す
るデータ算出手段、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、データ算出手段によってモータ回転速度
に関するデータが算出されるごとに、既に記憶されてい
るデタを順次１つずつシフトして最古データを捨て、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
ータのうちの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
するデータに該当するかまたは該データに対して所定範
囲内であるか否かに基づいて、最新データの正誤を判定
する判定手段、ならびに、判定手段によって、最新デー
タは正しいと判定されたときは、最新データを制御用速
度データに決定し、最新データは誤りと判定されたとき
は、誤りの状態に応じて、今回検出された回転信号の変
化数を１増加または１減少させ、改めてモータ回転速度
に関するデータを算出し直し、該データを制御用速度デ
ータに決定する速度データ決定手段、を含むことを特徴
とするモータ制御装置である。

また、第２の発明は、モータの回転に連動して周期的に
変化する回転信号を出力する回転信号出力手段、基準ク
ロックを計数する基準クロック計数手段、所定間隔ごと
に、その間隔内に出力される回転信号の変化数を検出す
る手段、前記所定間隔ごとに、その間隔内に出力される
回転信号の最後の変化に応答して、基準クロック計数手
段の計数値を読取る読取手段、所定タイミングごとに、
９ 今回検出された回転信号の変化数ならびに前回読取られ
た基準クロック計数値および今回読取られた基準クロッ
ク計数値に基づいて、モータ回転速度に関するデータを
算出するデータ算出手段、モ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、データ算出手段によってモータ回転
速度に関するデータが算出されるごとに、既に記憶され
ているデータを順次１つずつシフトして最古データを捨
て、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
分のデータのうちの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該当するかまたは該データに対して
所定範囲内であるか否かに基づいて、最新データの正誤
を判定する第１判定手段、第１判定手段によって、最新
データは誤りと判定されたときは、誤りの状態に応じて
、今回検出された回転信号の変化数を１増加または１減
少させ、モータ回転速度に関する１０ データを算出し直し、算出し直したデータを記憶手段に
記憶されている複数回分のデータのうちの大小中央に相
当するデータと比較し、算出し直したデータが大小中央
に相当するデータに対して所定範囲内であるか否かに括
づいて、算出し直したデータの正誤を判定する第２判定
手段、ならびに、第１判定手段によって、最新データは
正しいと判定されたときは、最新データを制御用速度デ
ータに決定し、第２判定手段によって、算出し直したデ
ータは正しいと判定されたときは、算出し直したデータ
を制御用速度データに決定し、いずれのデータも正しく
ないと判定されたときには、記憶手段に記憶されている
複数回分のデータのうちの大小中央に相当するデータを
制御用速度データに決定する速度データ決定手段、を含
むことを特徴とするモータ制御装置である。

く作用〉 この発明によれば、所定タイミングごとに、今回検出さ
れた回転信号の変化数ならびに前回読取られた基準クロ
ック計数値および今回読取られた１１ 基準クロック計数値に基づいて、モータ回転速度に関す
るデータが算出される。

データが算出されると、記憶手段に既に記憶されている
データが順次１つずつシフトされて最古データが捨てら
れ、今回算出されたデータは最新データ記憶エリアに記
憶される。

そして、ソーティングにより記憶手段に記憶されている
複数回分のデータのうちの大小中央に相当するデータが
求められ、そのデータと今回算出された最新データとが
比較される。

比較の結果、最新データが大小中央に相当するデータに
該当するかまたは該データに対して所定範囲内であるか
否かに基づいて、最新データの正誤が判定される。

そして、第１の発明によれば、最新データか正しいと判
定されたときは、最新データが制御用速度データとして
決定され、最新データが誤りと判定されたときは、誤り
の状態に応じて、今回検出された回転信号の変化数が１
増加または１減少され、改めてモータ回転速度に関する
データが算出１２ し直され、該算出し直されたデータが制御用速度データ
として決定される。

また、第２の発明によれば、記憶手段に記憶されている
複数回分のデータのうちの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が比較され、最新データが
大小中央に相当するデータに該当するかまたは該データ
に対して所定範囲内であるか否かに基づいて、最新デー
タの正誤が判定される。

判定の結果、最新データが誤りであるときは、誤りの状
態に応じて、今回検出された回転信号の変化数が１増加
または１減少され、モータ回転速度に関するデータが算
出し直される。そして、さらに算出し直されたデータが
記憶手段に記憶されている複数回分のデータのうちの大
小中央に相当するデータと比較され、算出し直されたデ
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
あるか否かに基づいて、算出し直されたデータの正誤が
判定される。

そして、最新データが正しいと判定されたとき１３ は、最新データが制御用速度データに決定され、算出し
直されたデータが正しいと判定されたときは、算出し直
されたデータが制御用速度データに決定され、いずれの
データも正しくないと判定されたときには、記憶手段に
記憶されている複数回分のデータのうちの大小中央に相
当するデータが制御用速度データに決定される。

く実施例〉 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した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
モー夕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　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）信号が使用されている。

このＤＣサーボモータ］０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。

１４ サーボモータ］−〇の回転軸にはロータリエンコーダ］
２が連結されている。ロータリエンコーダ］２は、既に
公知の通り、ザーボモータ１０か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
か等しくかつ位相が９０度すれたＡ相とＢ相の速度検出
パルス（速度検出信号）が出力され、ザーボモータ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。

なお、ロータリエンコーダ１２の代わりに、サーホモー
タ１０の回転に連動した周期的に変化するパルスを出力
する他の機器を用いてもよい。

ロータリエンコーダ］２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
ダ信号人力部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
、ザーボモータ１０の回転速度を検出するだめの回路で
ある。エンコーダ信号人力部１３の出力は制御部］４へ
与えら１５ れる。

制御部１４には、ＣＰＵ，プログラムなどが記憶された
ＲＯＭ，必要なデータを記憶するＲＡＭなどが備えられ
ており、指令速度と検出速度との差の算出処理、速度指
令信号と速度検出信号との位相差の算出処理、サーボモ
ータ］０を制御ずるためのＰＷＭデータの算出処理など
が行われる。

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。速度指令クロックは、速度指令信号入
力部１５で信号処理されてから制御部１４へ与えられる
。

ＰＷＭユニット］６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（出力デュティ）のＰＷＭ信
号を発生ずるためのユニッ１・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１
０の回転速度が制御される。

ドライバ部１１は、制御部１４から与えられるドライバ
部駆動信号に基づいて、ザーポモータ］］−６ ０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１０を所望の指令速度で回転さ
せるためには、前提として、ザーボモータ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、エンコーダ信号入力部コ３
の構成を第２図のようにし、かつ制御部１４による信号
続出を工夫して、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には、ロータリエンコーダ１２から送られてくるＡ相
の速度検出パルスの立上りエッジを検出する立上り検出
回路１３１、基僧クロックをアップカウントするたとえ
ば１６ビッ１・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が備えられている。

基準クロックは、第１図に示す回路全体の動作コ７ 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
い場合は、基準クロック発生回路を設ければよい。

エンコーダ信号人力部１３には、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が備え
られている。アップダウン検出部１３５は、立上り検出
回路１３１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１８ ャ信号、すなわちＡ相の速度検出パルスの立上りエッジ
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１３６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、速度検出パルスが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
ウントされる基準クロック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。

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相の速度検出パルス数をＣ［ｐｐｒ］、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．−１、速度検
出パルス数をｎとすると、 １９ Ｎ； ×６０ ｆ （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と速度検出
パルス数Ｃとが定数であるから、Ｎ＝　　　　　　　　
　　一匹八　・・・（２）ｎＡ ＣＰＴｎ−ＣＰＴ，，　　Ｘ 但し、Ａ：ＬＸ６０ Ｃ Ｘ　：　ＣＰＴ，，　　ＣＰＴＩｌ−＋となる。

第３図は、制御部１４がキャプチャレジスタ１３４およ
びアップダウンカウンタ１３６の内容をサンプル時間Δ
ｔごとに読出して回転数データＮ。を算出するとともに
、算出した回転数データＮ７の正誤を判別して、制御用
回転数Ｎを決定するための回転数検出処理手順を示して
いる。

サンプル時間Δｔは、 ２０ Δｔ≧Ｘ＝　Ｃ　Ｐ　Ｔ，　　　Ｃ　Ｐ　Ｔｏ−＋　　
・・・（３）を満足する適当な時間が設定されている。

次に、第２図および第３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＄１）、タイマがリセットさ
れる（ステップＳ２）。そして、キャプチャレジスタ１
３４およびアップダウンカウンタ１３６の内容を読出す
（ステップＳ３）。

次いで、今回読出したキャプチャレジスタ１３４のカウ
ント数Ｃ　．Ｐ　Ｔ，，から、すでに記憶されている前
回読出したキャプチャレジスタ１３４のカウント数Ｃ　
Ｐ　Ｔ　ｎ−１を減じることにより、１サンプル時間Δ
ｔ内の基準クロック数Ｘが求められた後、ＣＰＴ，が記
憶される（ステップＳ４）。

また、今回読出したアップダウンカ６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
したアップダウンカウンタ１３６のカウント数ＵＤＣｏ
，を減じることにより、１サンプル時間Δｔ内の速度検
出パルス数ｎが求めら２１ れた後、ＵＤＣ，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、今回のサンプル
タイミングで算出された回転数データＮ（ｎは自然数で
あり、回転数データの算出タイミングごとに１．　　２
，　　３，・・・と増加していく。）が求められる（ス
テップＳ６）。

次に、ステップ８７〜Ｓ１７で、ステップＳ６で求めら
れた回転数データＮ。の正誤が判別され、制御用回転数
Ｎが決定される。

第４図は、ステップ８７〜Ｓ１７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
数データを記憶するためのエリアに向って、順に、５つ
の記憶エリアＥ１〜Ｅ５が備えられている。すなわち、
Ｅ１に今回（最新）の回転数データＮ．が、Ｅ２に前回
の回転数データＮ。−１，が、Ｅ３に２回前の回転数デ
２２ 夕Ｎｆｎ−２１が、Ｅ４に３回前の回転数データＮ（ｎ
−３１が、Ｅ５に４回前の回転数データＮ（ｎ−４１が
、それそれ記憶される。

メモリＭ２は、メモリＭ１に記憶された５つの回転数デ
ータＮ。−Ｎ（ｎ−４１をソーテ，イング、すなわち大
きいもの順に並べ替えるためのメモリで、５つの記憶エ
リアＥｌｌ〜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Ｎ，，〜Ｎ
，．，，がソーティングされた場合、メモリＭ２のエリ
アＥｌｌに、たとえば５つの回転数データＮ。−ＮＬｎ
−４＋のうち最大のものが、エリアＥコ２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Ｅ１５に最
小のものが、それぞれ記憶される。従って、ソーティン
グが行われると、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
回転数データか記憶される。

なお、メモリＭ１およびＭ２は、５回分の回転数データ
記憶用に限らず、３以上で、好ましくは２３ 奇数個の任意の複数個の回転数データ記憶用であればよ
い。

第３図に戻って説明を続けると、今回の回転数データＮ
。が算出されると、メモリＭ１に記憶されている５つの
回転数データＮ　ｎ”　Ｎ　（　Ｉ１−４　１がシフト
される（ステップＳ７）。この結果、それまでのデータ
Ｎ，，は前回の回転数データＮ。−１）としてエリアＥ
２に、それまでのデータＮｔｎ−１）は２回前の回転数
データＮ。−２）としてエリアＥ３に、それまでのデー
タＮ（。−２，は３回前の回転数データＮ　（＋＋−３
，としてエリアＥ４に、それまでのデータＮ。−３．は
４回前の回転数データＮ（。＝４）としてエリアＥ５に
記憶され、最古データであるそれまでのデータＮ。−４
）（５回前の回転数データ）は記憶されなくなる。

また、今回算出された最新の回転数データＮ０がエリア
Ｅ１に記憶される（ステップＳ８）。

次に、今回の回転数データＮ。を含むメモリＭ１に記憶
されている５つの速度データＮ，，〜Ｎ，。

４，がソーティングされ、メモリＭ２のエリアＥ２４ ？１〜Ｅ１５には、５つの回転数データＮ，，〜Ｎい−
４，が、大きい順に記憶される（ステップＳ９）。この
結果、エリアＥ１３には、５つの回転数データＮ。−Ｎ
（ｎ−４．のうち大小中央に相当する回転数データ（こ
れを「中央データＮ，，Ｊと呼ぶことにする）が記憶さ
れる。

次に、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Ｎ。が、メモリＭ２のエリアＥ１３に記憶
されている中央データＮ■と比較され、ＮｏがＮ。の所
定範囲内にあるか否かが判別される（ステップＳ１０）
。つまり、今回算出された最新回転数データＮゎが次式
で示される今回および過去４回分の５つのデータのうち
の大小中央に相当するデータＮ■の所定範囲内に入って
いるか否かが判別される。

Ｎｍ　（１−α）≦Ｎｆｉ≦Ｎｍ　（１＋β）・・・（
４） 但し、αおよびβは、実験または計算により予め設定さ
れた値である。

今回の回転数データＮ。が上式（４）で示され２５ る範囲内に入っている場合には、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、制御
用回転数Ｎとして最新回転数データＮ，が選択決定され
る（ステップＳ］１）。

ところで、最新回転数データＮ。が上式（４）で示され
る範囲内に入らない場合として、Ｎ，がノイズ等の影響
を受けている場合以外に、次のような原因が考えられる
。

それは、ステップＳ３におけるキャプチャレジスタ１３
４の内容続出のタイミングと、アップダウンカウンタ１
３６の内容読出のタイミングとが微妙にずれている場合
である。

たとえば、この実施例の回路がマイクロコンピュータで
構成されている場合、一定間隔で上述の続出が行われる
が、まれに、両者の続出タイミングが微妙にずれること
かある。かかる事態か生じると、たとえば、アップダウ
ンカウンタ１３６の値は最新パルスを含まない値である
のに、キャプチャレジスタ１３４の値は最新パルスによ
って更新された後の値であることがある。あるいは、ア
２６ ？プダウンカウンタ１３６の値は最新パルスを含む値で
あるのに、キャプチャレジスタ１３４の値は最新パルス
によって更新される前の値であることがある。

そこで、この実施例では、最新回゜転数データＮ。が上
式（４）で示される範囲内に入らない場合、その状態に
応じて、最新回転数データＮ。を改めて算出し直してい
る。

すなわち、Ｎ．＜Ｎ■　（１−α）のときには、ステッ
プＳ５で算出された速度検出パルス数ｎを＋１して、上
述した式（２）に基づいて、回転数データＮ−．を算出
し直す（ステップ８１３）。

また、Ｎ，＞Ｎｍ　（１＋β）のときには、ステップＳ
５で算出された速度検出パルス数ｎを−１して、上述し
た式（２）に基づいて、回転数データＮ′。を算出し直
す（ステップＳ１４）。

そして、算出し直した回転数データＮ−，，をそのまま
制御用回転数Ｎと決定してもよいし、あるいは、ステッ
プＳ１５で示すように、算出し直した回転数データＮ−
，が上式（４）を満足するか２７ ？かを再度判別してもよい。この実施例では、後者が採
用されている。

その結果、算出し直した回転数データＮ−，が上式（４
）を満足するときは、算出し直した回転数データＮ−．
が制御用回転数Ｎと決定される（ステップ８１６）。ま
た、算出し直した回転数データＮ−．が上式（４）を満
足しないち場合には、今回の算出データはノイズ等で誤
っていると判別されて、制御用回転数Ｎは中央データＮ
■に決定される（ステップＳ１７）。

次に、第１図における速度指令信号人力部１５の説明を
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エッジを検出するための立上
り検出回路１５］、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１５
１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］５２
２８ 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が備えられている
。

フリーランニングカウンタ１５２は、たとえば１６ビッ
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（第２図参照）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、立上り検出回路１５１において
該速度指令クロックの立上りエッジが検出される。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いく。よって、ある立上り検出信
号に基づいてキャプチャレジスタ１５３の２９ 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、指令速度となる回転数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１・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
回読出したカウント数から前回読出したカウント数との
差で除３０ 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エッジが検出される
と（ステップＳ２１）、フリーランニングカウンタ１３
３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Ｓ２２）。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ＰＰＩ，が、次式により計算されかつ
記憶される（ステップ８２３）。

ＰＰ　Ｉ　ｏ−ＰＰ　Ｉ　（，ｌ−１１　＋ＳＰＤ　　
−　（５）ここで、 ３１ ＰＰＩＬｎ−１，：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、ＰＰＩ，。−，，の初期値は、零であるため、
上記ステップＳ２］で、モータ制御開始後第１回目の速
度検出パルスの立」一りが検出されたときに対応する位
相基準値ＰＰ　Ｉｎの値は、ＳＰＤとなる。

この後、位相差Ｐ　Ｈ　Ｄ　Ｔが次式により算出されか
つ記憶される（ステップＳ２４）。

ＳＰＤ 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Ｓ２１）
、フリーランニングカウンタ１３３のカウン１・値の読
込みおよび位相比較値ＰＤＴ。の更新（ステップＳ２２
）、位相基準値ＰＰＩ。の計算および更新（ステップ８
２３）ならびに３２ 位相差ＰＨＤＴの算出（ステップＳ２４）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ＰＰＩｏ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８２Ｂ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（位相比較値ＰＤ
Ｔｎ’）と、モータ制御開始時か３３ 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ＰＰＩｎ）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Ｐ
ＨＤＴが算出されている。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」二である場合でも、その位相差ＰＨＤＴが正確に
検出される。

次に、制御部１−４から出力されるＰＷＭデータの算出
方法について説明する。

ザーボモータ］０の回転速度Ｎを指令速度Ｎ。

に追従させるためにザーボモータ１０に出力すべきＰＷ
Ｍデータ用電圧ＶＯは、速度差ΔＮ　（＝ＮＮ）による
制御電圧（比例制御電圧）をＶ１、位相差ＰＨＤＴによ
る制御電圧をＶ２とすると、次式で表わされる。

Ｖ　Ｏ　＝　Ｖ　１　−１−　Ｖ　２　　　　　　　　
　　・・（７）つまり、この実施例では、速度差ΔＮ　
（＝Ｎ。

Ｎ）による比例制御電圧Ｖ１を、位相差ＰＨＤ３４ Ｔによる制御電圧Ｖ２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、追従性の面で好まし
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。一Ｎ）による比例制御電圧ｖ１を、位相
差ＰＨＤＴによる制御電圧Ｖ２て補正しているのである
。

速度差ΔＮによる比例制御電圧ｖ１は、次式で表わされ
る。

Ｖ　１　＝　Ｒ　ａ　　｛・一＋　Ｉ　ｏ　十」二譚−
ＩＧＤ２　　　　ΔＮ ３７５ＫＴ　　　Δｔ　　　　　　　　ＫＴ＋ＫｅＮ ＲａＧＤ′．ＡＮ＋ＫｅＮ ３７５ＫＴ　　Δｔ 十Ｒａ　（Ｉ　Ｏ＋ＴＢＬ／ＫＴ　） 但し、 Ｒａ：アマチュア抵抗［Ω］ Ｋ１：トルク定数［ｋｇｍ／Ａ　］ Ｋｅ：誘起電圧定数［Ｖ／ｒｐｍコ エｏ：無負荷電流［Ａ］ ３５ （８） ＧＤ２　：負荷とモータによる慣性モーメンＩ・［ｋｇ
　ｍ２］ ＴＢ＋−：摺動負荷［ｋｇｍ　］ である。

なお、Ｎは、第３図の処理で決定された制御用回転数で
ある。

位相差ＰＨＤＴによる制御電圧■２は、予め定められた
制御電圧Ｖ２の最大値をＶ２ｍａｘとすると、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＜ＰＨＤＴ＜＋１） Ｖ２＝Ｖ２ｍａｘ　−ＰＨＤＴ　　　　　　−（９）（
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 （ＰＨＤＴ≦−１） Ｖ　２　＝　一Ｖ　２　ｍａＸ　　　　　　　　　・・
・（１０）（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 ３６ （ＰＨＤＴ≧＋１） Ｖ２＝十Ｖ２ｍａｘ　　　　　　　　　−（１　１）従
って、位相差ＰＨＤＴと、制御電圧Ｖ２との関係は、第
７図に示される関係になる。

制御部１４では、たとえば第３図に示す処理によって制
御用回転数Ｎを決定するごとに、式（８）に基づいて、
比例制御電圧Ｖ１が算出される。

また、第６図の処理によって位相差が求められ、上式（
９）〜（１１）に基づいてＶ２が算出される。

そして、求められたＶ１とｖ２とが加算されて、制御電
圧ｖＯが算出される。

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１６１と、
ＰＷＭデータレジスタ１６２と、ダウンカウンタ１６３
とＲＳフリップフロツプ１６４とが備えられている。

３７ セット信号発生部１６１は、一定の周期ごとにセット信
号を発生ずるものである。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
（８）の比例制御電圧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
力信号のデュ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１５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３８ 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１６１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１
４から与えられたＰＷＭデータが、ダウンカウンタ］６
３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、フリツプフロツ
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、フリップフロツプ１６４ヘリセット信
号を与える。よって、フリップフロツプ１６４の出力は
ローレベルに反転する。

この結果、ＰＷＭユニット１−６からは、ＰＷＭデータ
レジスタ１６２で保持された値、つまり式（７）で算出
された電圧データでデューテイが決められ、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、３９ ファクシミリ装置の読取装置制御用モータや、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。

く発明の効果〉 この発明は、以」二のように構成されているので、ノイ
ズ等によって、一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。

さらに、この発明によれば、モータ回転速度が変化して
いる場合において、該変化に迅速に追従することができ
る高応答でかつ高精度な制御が可能となる。しかも、サ
ンプリング速度が低くても高応答でかつ高精度な制御が
可能であるため、汎用マイクロプロセッサ等を用いて回
路を構成することでかでき、低コストのモータ制御装置
を作ることができる。

さらに、ノイズ等に強く、安定した定速制御が可能であ
る。

４０

【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ザーボモー夕の駆動制御回路の電気的構成を示すブ
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、定常域到達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、速度指令信号入力部の電気的構成例を示すブ
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−１・である。 第７図は、位相差ＰＨＤＴに対する制御電圧■２の関係
を表わすグラフである。 第８図は、ＰＷＭユニッ１・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。 ４１ 図において、１０・・・ＤＣサーボモー夕、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・ソト、
Ｍ１、Ｍ２・・・メモリ、を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モータの回転に連動して周期的に変化する回転信号
   を出力する回転信号出力手段、 基準クロックを計数する基準クロック計数手段、 所定間隔ごとに、その間隔内に出力される回転信号の変
   化数を検出する手段、 前記所定間隔ごとに、その間隔内に出力される回転信号
   の最後の変化に応答して、基準クロック計数手段の計数
   値を読取る読取手段、所定タイミングごとに、今回検出
   された回 転信号の変化数ならびに前回読取られた基準クロック計
   数値および今回読取られた基準クロック計数値に基づい
   て、モータ回転速度に関するデータを算出するデータ算
   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、デー
   タ算出手段によってモータ回転速度に関するデータが算
   出されるごとに、既に記憶されているデータを順次１つ
   ずつシフトして最古データを捨て、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の大
   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該
   当するかまたは該データに対して所定範囲内であるか否
   かに基づいて、最新データの正誤を判定する判定手段、
   ならびに 判定手段によって、最新データは正しいと判定されたと
   きは、最新データを制御用速度データに決定し、最新デ
   ータは誤りと判定されたときは、誤りの状態に応じて、
   今回検出された回転信号の変化数を１増加または１減少
   させ、改めてモータ回転速度に関するデータを算出し直
   し、該データを制御用速度データに決定する速度データ
   決定手段、 を含むことを特徴とするモータ制御装置。 ２、モータの回転に連動して周期的に変化する回転信号
   を出力する回転信号出力手段、 基準クロックを計数する基準クロック計数手段、 所定間隔ごとに、その間隔内に出力される回転信号の変
   化数を検出する手段、 前記所定間隔ごとに、その間隔内に出力される回転信号
   の最後の変化に応答して、基準クロック計数手段の計数
   値を読取る読取手段、所定タイミングごとに、今回検出
   された回 転信号の変化数ならびに前回読取られた基準クロック計
   数値および今回読取られた基準クロック計数値に基づい
   て、モータ回転速度に関するデータを算出するデータ算
   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、デー
   タ算出手段によってモータ回転速度に関するデータが算
   出されるごとに、既に記憶されているデータを順次１つ
   ずつシフトして最古データを捨て、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の大
   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該
   当するかまたは該データに対して所定範囲内であるか否
   かに基づいて、最新データの正誤を判定する第１判定手
   段、 第１判定手段によって、最新データは誤りと判定された
   ときは、誤りの状態に応じて、今回検出された回転信号
   の変化数を１増加または１減少させ、モータ回転速度に
   関するデータを算出し直し、算出し直したデータを記憶
   手段に記憶されている複数回分のデータのうちの大小中
   央に相当するデータと比較し、算出し直したデータが大
   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
   かに基づいて、算出し直したデータの正誤を判定する第
   ２判定手段、ならびに、 第１判定手段によって、最新データは正しいと判定され
   たときは、最新データを制御用速度データに決定し、第
   ２判定手段によって、算出し直したデータは正しいと判
   定されたときは、算出し直したデータを制御用速度デー
   タに決定し、いずれのデータも正しくないと判定された
   ときには、記憶手段に記憶されている複数回分のデータ
   のうちの大小中央に相当するデータを制御用速度データ
   に決定する速度データ決定手段、 を含むことを特徴とするモータ制御装置。