JPH035156B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、モータの位置制御方法に係り、動作
軸に、回転軸の回転角度を測定するエンコーダを
有し、かつ電動機を、所定の回転数で駆動するた
めの、制御回路を備えることにより、任意の角度
をステツプ的に前、後進させるようにしたモータ
に好適なモータの位置制御方法に関するものであ
る。

〔従来の技術およびその問題点〕

従来、任意の角度をステツプ的に駆動する装置
としては、ステツプモータあるいはクラツチ付き
電動機（クラツチモータ）が知られている。

上記のうち、ステツプモータは、オープン制御
でステツプ送りが可能な長所を有するが、大きな
トルクの必要なとき、あるいは高速応答のために
は体格が大きくなるという欠点をもつている。

他方、クラツチモータは、工業用ミシンなどに
使われており、高速応答性が良い特徴がある。

工業用ミシンでは、最短時間に、定められた角
度を送ることが重要であり、制御方法に工夫がさ
れてきている。

しかしながら、クラツチモータは、クラツチの
摩耗あるいは、クラツチON−OFF時の騒音が大
きいなどの問題点を有している。

これに対して、直流モータの軸に、回転角度を
検出するエンコーダを装着した、エンコーダ付直
流モータを使用することにより、高速応答および
寿命の改善を図る方法がある。

この場合、モータが、位置決め出来るのは、速
度指令信号および、エンコーダの速度信号等を基
にスイツチング動作をし、モータに正方向および
逆方向の可変電圧を印加することのできる制御回
路を具備しているからである。

一方、モータの負荷としては、情報機器が多く
なつており、対象とするモータ軸の慣性モーメン
ト、あるいは負荷トルクが変動したりして多様化
の傾向にある。

この場合、従来、モータをその装置と直結し
て、制御ループのゲインなどを調整し、位置決め
時の動作を、できるだけスムーズに、ハンチング
を少なく停止するようにしている。

また、モータを駆動する電源電圧が変化した場
合、制御ループのゲインが変化したことと等しく
なり、その都度、ゲインを再調整するか、あるい
は、電圧を検出しゲインを自動調整する回路を付
加する必要があつた。

一方、負荷を加速あるいは減速する駆動量と、
定速駆動する駆動量とを、負荷が位置決めされる
までの移動量に応じて変え、負荷を最適モードで
駆動し、位置決めするものが特開昭54−79374号
公報に記載されている。この公報記載のものは、
第４図で明らかなように、減速度が加速度に一致
するという考え方に立脚し位置決めすることを基
本的な技術思想としている。しかし、実際の減速
度はモータ自身の慣性が小さく、又、極端な軽負
荷の特別な条件において、ほぼ加速度に一致する
ものであるが、通常の負荷を駆動する場合に一致
するものであるが、通常の負荷を駆動する場合
は、減速度に加速度が不一致である。従つて、減
速度が加速度に一致するとして運転すると正確、
迅速な位置決めや、ハンチングを除去できないと
いう問題を有している。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解
消し、位置決め制御のときに、負荷のイナーシヤ
あるいは、モータに印加する電流などが変化して
も、常にハンチングの少ない位置決め制御を可能
とすることをその目的とするものである。

〔目的を解決するための手段〕

前記目的は、起動毎の加速運転時に、前記モー
タで起動される装置に基づいて決められ、あらか
じめ定められた装置の最高速度指令ω₁と加速時
の加速度α₁を単位時間当りの速度変化あるいは単
位速度変化時間を測定することにより計算し、か
つ、この加速度α₁から減速度α₂を次の式で求め、 α₂＝T_M＋T_L／T_M−T_L×α₁ （ここで、T_Mはモータトルク、T_Lは負荷トルク
である。） 最高速度指令ω₁の２乗に比例し、加速度α₁に
反比例した減速を開始すべき点から残りの距離θ_d
を次の式で求め、 θ_d＝１／２×T_M−T_L／T_M＋T_L×ω₁ ²／α₁ この残りの距離θ_dにおける速度指令ω_Nを次の
式で求め、 ω_N＝√2₂′ 〔ここでθ′は減速領域内において位置決め指令値
（目標位置）までの距離を示す。〕 減速領域では前記で求めた速度指令ω_Nに従つ
て減速し前記目標位置に位置決めすることによつ
て達成される。

〔実施例〕

このように本発明は、位置決め制御のとき、負
荷のイナーシヤあるいはモータに印加する電圧な
どが変化しても、常にハンチングの少ない位置決
め制御を可能とすることを根本の課題としている
ものであり、これの理解への便宜に供するため、
本発明に係る実施例を説明する前に、まず、本発
明の基本的技術思想ならびに、その発明の要点
を、次に説明することにする。

順序として、動作軸に位置を測定するエンコー
ダを有するモータにおける、位置決め制御に関係
する諸要素を考えることにする。

最初に(イ)位置決め指令値θ₀（rad）がある。

これは、あるモータ角度から正転方向あるいは
逆転方向に、任意の角度、駆動する目標値とな
る。

この値は、ミシンなどのクラツチモートルでは
モータ軸で１回転を越えることは少ないが、プリ
ンターなどでは、たとえば通常の角度でいうと、
位置決め指令値として1800度というようにモータ
軸で数回転以上になることは珍しくはない。

次に、(ロ)モータ軸に直結したエンコーダの１回
転当りのパルス数Ｐがある。

このパルス数Ｐが多いと、位置決め制御のとき
に選択できる送り角度の分解能（単位角度あるい
は距離当りの選択できる送り量の数）を高くでき
る。

上記の位置決め指令値θ₀（rad）を前記のパルス
数Ｐで表わした位置決め指令値θ_pp（パルス）は、
次のようになる。

θ_pp＝θ₀×Ｐ／2π（パルス） ……(1) 次いで、(ハ)モータの発生するトルク、すなわち
モータトルクT_M（Kg・ｍ）がある。

このモータトルクT_Mは、次式で示される。

T_M＝K_t×I_M ……(2) ここで、K_tは、モータのトルクの定数（Kg・
ｍ／Ａ）、I_Mは、モータ電流(A)である。

このトルク定数K_tは、モータ個々の固有の値
であり、次式で示される。

K_t＝K₁×N₁×φ ……(3) ここで、K_tは定数、N₁はモータ巻線数、φは
モータの磁束（wb）である。

しかして、情報機器用モータは、数百Ｗ以下の
小形モータが多く、永久磁石モータが主流であ
る。

この永久磁石モータの永久磁石により、上記の
磁束φが発生するが、永久磁石の磁束は温度によ
り変化する。

フエライト磁石の場合、温度係数は、−0.2％／
℃である。

たとえば、温度が−20℃から80℃に変化した場
合、20％の磁束変化が生じる。

また、電流I_Mは、次式で示される。

I_M＝Ｅ−E₀／Ｒ(A) ……(4) ここで、Ｅはモータに印加される電圧（Ｖ）で
あり、スイツチング素子を有する制御回路の電圧
である。

この電圧Ｅは、スイツチング時のデユーテイを
D_tとし、電源電圧E_dc（Ｖ）とすると、次式で与え
られる。

Ｅ＝D_t×E_dc ……(5) また、上記(4)式のE₀は、モータの誘起電圧
（Ｖ）であり、次式で与えられる。

E₀＝K₂×ω×N₁×φ ……(6) ここで、K₂は定数、ωはモータ回転数、すな
わち速度（rad／sec）で、N₁は前述のとおりモ
ータ巻線数、φはモータの磁束である。

さらに、上記の(4)式のＲは、モータの電機子抵
抗R_aと、制御回路からモータまでの配線抵抗R_x
との和であり、このモータの電機子抵抗R_aは、
モータの使用温度により変化する。

次に、(ニ)モータおよび負荷の慣性モーメントが
重要な要素となる。

慣性モーメントＪ（Kg・ｍ・sec²）は、次式で
示される。

Ｊ＝J_M＋J_L ……(7) ここで、J_Mは、モータの慣性モーメント、J_L
は、モータ軸に連結された負荷の慣性モーメント
をモータ軸に換算した値である。

しかして、(ホ)負荷側で考慮されるべき他の要素
として、負荷トルクT_Lがある。

この負荷トルクT_Lと、前記した(2)式のモータ
トルクT_Mとの差が、モータ軸を加速するときの
加速トルクT₁となるものである。

すなわち、加速トルクT₁は、次式で示される。

T₁＝T_M−T_L ……(8) 一方、モータの減速時の減速トルクT₂は、モ
ータトルクと負荷トルクが同一方向となるので次
式で示される。

T₂＝T_M＋T_L ……(9) さらに、(ヘ)装置の最高速度ω_1-1が重要な要素
である。

モータは、最大制御電圧E_nしたときのモータ
回転数、すなわち速度ω_nが最高回転数となるが、
装置の許容できる最高速度ω_1-1は、モータの出
しうる最高回転数より低い値となることが多い。

この最高速度ω_1-1は、装置の動作を満足し、
かつ充分に信頼性、耐久性の確保できる値に選択
されており、装置のメカニズムおよび動作が決ま
れば、それにともない、決定される。

したがつて、同一モータであつても、そのモー
タが搭載される装置の違いにより、前記のω_1-1
は変ることになる。

次に、(ト)モータの加速および減速時の重要な要
素である。加速度α₁、減速度α₂は、次式で示され
る。

α₁＝T_M−T_L／J_M＋J_L＝T₁／Ｊ ……(10) α₂＝T_M＋T_L／J_M＋J_L＝T₂／Ｊ ……(11) 以上、位置決め制御に関係する諸要素は上記の
とおりである。

上述したところをも参照して、いま、位置決め
制御の方法として、到達すべき距離にたいし、モ
ータの速度を制御することとして、これを次に述
べる。

位置θを速度ω（rad／sec）で示すと、以下の
ようになる。

θ＝∫^t ₀ωdt ……(12) すなわち、位置θは、速度の積分値である。

尚、位置θは回転体では角度（rad）に相当す
る。

ここで、到達すべき位置決め指令値θ₀に至るモ
ータ動作は、モータ速度指令値ω₁（rad／sec）ま
で加速し、この速度ω₁での定速運転をしたのち
に、所定の減速を開始すべき位置θ_Bに達したかど
うかを判定し、この位置θ_Bに達していれば速度
ω₁から減速する。

この様子を示すものが第１図のモータの減速状
態説明図である。

すなわち、第１図のａはモータの速度ω、ｂは
モータ電流I_M、ｃはモータの位置θの様子を示す
ものである。

そして、各図で、実線は、装置とモータおよび
制御回路の調整を充分に行なつた場合であり、停
止時にハンチングが無くスムーズに動作してい
る。

他方、一点鎖線は、このモータで駆動されるべ
き装置の違い、あるいは制御回路に印加される電
圧の違いによりハンチングを生じている場合を示
しているものである。

最初に、上記における実線の場合の動作を説明
する。

第１図ａにおいて、t₁はモータ速度指令値ω₁に
加速する期間である。時間t₁が経過するとモータ
は指令された速度ω₁に達し、加速を終了し、以
後指令速度ω₁で定速運転される。t₃は速度ω₁で
定速運転する期間を示している。t₂は前記速度指
令値ω₁から減速し、位置決めする減速期間を示
している。

また、第１図のｂは、モータ電流I_Mを示したも
のであり、加速時と減速時に、その値がほぼ等し
く、向きが反対となつている。そして、速度ω₁
での定速運転期間の電流は、加速時および減速時
と比較して、非常に小さい値である。

さらに、第１図のｃにおいて、位置決め指令値
θ₀に達するときに、位置θが、加速時は放物線
的、定速運転時は直線的、減速時は指数関数的に
変化する様子を示してある。

モータが減速開始位置θ_Mに達したときから減速
を開始するのであるが、負荷状態に減速特性を一
致させれば実線のようにスムーズに停止する。

これにたいし、一点鎖線で示す場合は、上記に
述べた実線の場合と比例して、加速時および減速
時の加速度および減速度が30％減少している場合
を示すものである。

これは、たとえば同じモータが異なる装置に組
込まれたとき、あるいは制御回路の電源電圧の違
いなどにより、先の(10)、(11)式で計算される値が30
％減少した場合である。

この場合、加速時間は、実線の場合の30％増加
した時間となり、モータ速度指令値ω₁に達した
のち定速運転を行ない、減速開始位置θ_Bに達した
ときに減速を開始する。速度が零になつた時点t₄
で、位置θは、位置決め指令値（目標位置）θ₀よ
りΔθ₁だけオーバすることになる。

これは、減速のときに実線の場合と比較して、
減速度が30％小さいために、減速時間が30％増加
することにより、減速時に進む距離が、減速すべ
き距離（θ₀−θ_B）より大きくなるためである。

時点t₄より速度が逆転し、オーバしたΔθ₁を零
にすべく、何回かハンチングしながら制御系のダ
ンピング作用と停止制御ルーチンの働きにより停
止する。

以上に述べたところにより、本発明の要点は、
加速時の加速度と、減速時の減速度が、ある一定
の関係にあることに着目し、その加速度を測定
し、減速開始位置θ_Bを位置決め指令値（目標位
置）θ₀から逆算して求めることにある。

すなわち、これを詳述すると、さきの(10)、(11)式
より、減速度α₂と加速度α₁との関係は次のように
表わせる。

α₂＝T_M＋T_L／T_M−T_L×α₁ ……（13） これにより、位置決め指令値（目標位置）θ₀か
ら先の減速開始位置θ_Bまでの距離θ_dは次のように
して決まる。

θ_d＝１／２×ω₁×ω₁／α₂ ＝１／２×T_M−T_L／T_M＋T_L×ω₁ ²／α₁ ＝１／２×１／Ｘ１／K_ad×ω₁ ²／α₁……（14） ここで、K_adは、T_M−T_L／T_M＋T_Lで、係数である。

このようにすると、加速度α₁は、前述したモー
タの電流I_M、磁束φ、電源電圧E_dc、デユーテイ
D_t、モータの電機子抵抗R_aおよび配線抵抗R_x、
モータおよび負荷の慣性モーメントJ_MおよびJ_Lの
影響を考慮しているために、任意の角度をステツ
プ的に送る動作における減速度α₂を、その都度、
計算することができる。

これにより、前記減速を開始すべき位置までの
距離θ_dを、その都度、計算しているために、起動
する毎に、さきの第１図に示す実線の場合のよう
な、ハンチングのない停止動作が期待でき第１図
に示す一点鎖線の場合は、第２図に示す実線のよ
うに改良される。

ここで、簡単のために、加速時、減速時のモー
タのトルクT_Mに対して、負荷トルクT_Lは無視で
きるほど、小さいとする。

実際に、情報機器用の分野では、上記T_LがT_M
の数％以下の場合が多い。

上記のような条件、すなわち、さきのK_adが１
に近いという条件で、減速度α₂、および前記距離
θ_dは、次のようにして求まる。

α₂＝α₁ ……（15） θ_d＝１／２×ω₁ ²／ω₁ ……（16） すなわち、改良された値である第２図に示す式
（16）式で計算された距離θ_d2は、第１図に示した
改良前の距離θ_d1より１／0.7≒1.5で、1.5倍大き
い値となつている。

ここでは、加速時および減速時の電流I_Mは、同
一としてある。通常、モータを最小時間で加、減
速することを考えると、この値は、制御回路の最
大電流容量に一致させるのが望ましい。

次に、加速度の測定法として、単位時間での速
度変化量を測定する方法と、単位速度変化量に要
する時間を測定する方法とがある。

第３図は、その単位時間で速度変化量を検出す
る方法を示したものである。

すなわち、単位時間t_uでの速度変化量ω_uを測定
すると、さきの加速度α₁は、次の式で求まる。

α₁＝ω_u／t_u ……（17） 一方、第４図に示すように、所定の指令値、例
えばモータ速度指令値ω₁と時間との関係曲線に
より、単位速度変化量に要する時間t₁を測定する
と、加速度α₁は、次式で求めることができる。

α₁＝ω₁／t₁ ……（18） 以上のようにして求めた加速度α₁により、減速
度α₂および前記距離θ_dは、さきの（15）、（16）式
より求まる。

減速度α₂は、位置θにおける速度ωに関連させ
て制御する。

第５図のａおよびｂは、減速時の速度ωと前記
距離θ_d1（減速領域）を示すものである。

減速開始の時間を零とすると、目標値θ₀から減
速領域内における所定の位置までの距離θ′と速度
ωとの関係は、以下のようになる。

θ′（ｔ）＝θ_d−（ω₁t−１／２α₂t²）……（19） ω（ｔ）＝ω₁−α₂t ……（20） （19）、（20）式より次のようになる。

ω＝√2₂（′−_d）＋₁ ² ……（21） （15）、（16）式を代入して、減速時の速度指令
値をω_Nとし、この速度指令値ω_oと速度ωが等し
いとすると、次式が成立つ。

ω_N＝ω＝√2₂′ ……（22） この式から、前記距離θ′と速度ωの関係を示す
と第６図のようになる。

すなわち、前記距離θ′にたいする速度ωが求ま
つたことになり、このωを速度指令値ω_Nとして
制御することにより、減速度α₂を制御したことに
なる。

そして第６図に示す前記の距離θ′に対する速度
指令値ω_Nを、加速時の加速度α₁から、その都度、
求めることにより、負荷の変動などに充分適応し
て、スムーズに位置決め制御ができることにな
る。

次に、本発明のモータの位置制御方法の実施例
を、その位置制御装置等を参照して説明する。

ここで、第７図は本発明の位置制御装置の一実
施例構成図、第８図は回転方向検出回路、第９図
はその動作説明図、第１０図は位置検出回路図、
第１１図は動作説明図、第１２図は同じく速度検
出回路図、第１３図は動作説明図、第１４図はド
ライブ回路図、第１５図は動作説明図、第１６図
はマイクロコンピユータ回路の例示ブロツク、第
１７図は動作説明フローチヤートである。

まず、第７図において、電源１にトランジスタ
２０〜２３のＨ形ブリツジ回路および、ダイオー
ド２４〜２７のブリツジ回路を接続している。

すなわち、電源１の正極側には、トランジスタ
２０，２２のコレクタおよび、ダイオード２４，
２６のカソードを接続しており、負極側には、ト
ランジスタ２１，２３のエミツタおよび、ダイオ
ード２５，２７のアノードを接続している。

トランジスタ２０のエミツタは、トランジスタ
２１のコレクタおよび、ダイオード２４のアノー
ド、トランジスタ２５のカソードとともに、モー
タ２の一端子に接続し、モータ２の他端子は、ト
ランジスタ２２のエミツタ、トランジスタ２３の
コレクタおよび、ダイオード２６のアノード、ダ
イオード２７のカソードに接続されている。

そして、モータ２の軸は、負荷３およびエンコ
ーダ４を駆動し、エンコーダ４の出力である回転
信号１０は、それぞれ、回転方向検出回路５、位
置検出回路６、速度検出回路７に入力される。

上記の回転方向検出回路５の出力である回転方
向信号１１は、マイクロコンピユータ回路９およ
び位置検出回路６に入力される。

また、位置検出回路６の出力である位置信号１
２および速度検出回路７の出力である速度信号１
３は、ともにマイクロコンピユータ回路９に入力
される。

さらに、マイクロコンピユータ回路９には、外
部装置より、位置指令１８および最大速度指令１
９が入力されている。

このマイクロコンピユータ回路９からは、デユ
ーテイ信号１４と正逆転信号１５が出力され、ド
ライブ回路８の出力である正回転出力１６はトラ
ンジスタ２１，２２のベースに、逆回転出力１７
はトランジスタ２０，２３のベースに、それぞれ
接続されている。

以上のように構成された回路は次のように動作
する。

まず、マイクロコンピユータ回路９に位置指令
１８と最高速度指令１９を与えると、モータ２の
回転方向を調べる回転方向信号１１、モータ２の
速度を調べる速度信号１３および、モータ２の位
置を調べる位置信号１２を、それぞれ取り込んで
演算を行ない、モータ２に与える電圧のデユーテ
イ信号１４および、モータ２の回転方向を決定す
る正逆転信号１５を、それぞれドライブ回路８に
出力する。

このドライブ回路８では、正転の場合は正回転
出力１６を出力して、トランジスタ２１，２２を
デユーテイ信号１４に応じた通流率にてONし、
モータ２に回転力を与える。

始めは、モータ２の位置信号１２が位置指令１
８で指令された値と離れており、モータ２に加え
る電圧のデユーテイを大きくして、モータ２の立
上りを早くする。

モータ２の速度が上つて、速度信号１３が最高
速度指令１９に達すると最高速度で定速運転す
る。次いで、減速開始位置に達すると、今後は、
モータ２が位置指令１８で指令された位置決め指
令値θ₀で停止できるように、逆回転出力１７を出
力して、トランジスタ２０，２３を導通させ、モ
ータ２に制動力を与えて、モータ２を迅速に安定
させ、位置決め指令値θ₀に停止させるように動作
する。

次に第７図に示した各ブロツクについて、さら
に詳しく説明する。

第８図には回転方向検出回路５が示してある。
図面において５１は、Ｄタイプのフリツプフロツ
プで、クロツク端子５２の入力には、２相出力エ
ンコーダ４から得られる二相出力信号の一方の回
転信号１０Ａを、Ｄ端子５３の入力には、エンコ
ーダ４の他方の回転信号１０Ｂを加える。

フリツプフロツプ５１の出力である回転信号１
１は、第９図に示すように、エンコーダ４の回転
信号１０Ｂが回転信号１０Ａより進んでいる所定
方向回転の場合は、回転信号１０Ａの立上り時に
Ｄ入力信号である回転信号１０Ｂが“１”レベル
にあるので“１”レベルとなる。

一方、エンコーダの回転方向が変わつて２相出
力のうち、回転信号１０Ｂが回転信号１０Ａより
遅れている場合は、第９図のイのようにクロツク
入力である回転信号１０Ａの立上り時にＤ入力信
号である回転信号１０Ｂ“０”レベルにあるので
フリツプフロツプ５１の出力端子から出力される
回転信号１１は“０”レベルとなる。

以上のようにして、回転方向検出回路５により
回転方向を検出できるものである。

次に、位置検出回路６を、第１０図で詳しく説
明する。

すなわち、この位置検出回路は、UP／DOWN
カウンタ６１とラツチ６２とで構成されている。

UP／DOWNカウンタ６１のクロツク入力とし
て回転信号１０を、UP／DOWN入力として回転
方向信号１１を用いる。

UP／DOWNカウンタ６１の出力P₀−P_oは、
ラツチ６２の入力に接続され、ラツチ６２の出力
は、位置信号１２として取出すものである。

また、ラツチ６２のストローブ端子には、スト
ローブ信号６３により、ラツチを行なうものであ
る。

さらに、上記UP／DOWNカウンタ６１および
ラツチ６２には、リセツト入力６４が入力されて
いる。

次に、これらの動作を第１１図のタイムチヤー
トで説明する。クロツク入力の回転信号１０を
UP／DOWNカウンタ６１でカウントするが、回
転信号１１が“１”レベルの間は、UPカウンタ
としてカウントUPし、カウンタ出力信号は、P₀
〜P₂のように変る。

しかし、モータ２の回転が逆転した場合は、回
転方向信号１１が、第１１図のイのように、“０”
となつて、上記UP／DOWNカウンタ６１は
DOWNカウンタとなりカウントDOWNを始め
る。

そして、所定時間毎に、ストローブ信号６３を
ラツチ６２に加えて、UP／DOWNカウンタ６１
の内容をラツチし、位置信号１２を常に新しい値
にしておくものである。

しかして、新しく位置指令１８が入力された時
点で、UP／DOWNカウンタ６１およびラツチ６
２はリセツト信号６４の入力によつてリセツトさ
れる。

次に、速度検出回路７は、第１２図に示すよう
に、カウンタ７１とラツチ７２とによつて構成さ
れる。

カウンタ７１のクロツク入力には、エンコーダ
４からの回転信号１０が入力され、カウンタ７１
のイネーブル端子には、一定時間のカウンタイネ
ーブル信号７３および、リセツト端子にはカウン
タリセツト信号７４が入力されている。

カウンタ７１のカウンタ出力信号S₀〜S_oは、ラ
ツチ７２の入力に入つており、ラツチ７２の出力
が速度信号１３として外部に取り出される。

ラツチ７２には、ラツチストローブ信号７５が
入力されている。

これらの動作を第１３図のタイムチヤートに示
す。図面において、カウンタ７１は、カウンタイ
ネーブル信号７３がある間動作して回転信号１０
をカウントし、カウンタ出力信号S₀〜S_oを出力す
る。

次に、ラツチ７２のラツチストローブ信号７５
により、上記の出力信号S₀〜S_oの内容をラツチ７
２でラツチする。

次の瞬間、カウンタリセツト信号７４により、
カウンタ７１をリセツトし、次の動作に備えるも
のである。

したがつて、ある一定時間のカウンタイネーブ
ル信号７３の間の回転信号１０を計数しており、
モータ２の速度に比例した値が、速度信号１３に
得られる。

次に、ドライブ回路８は、第１４図に示すよう
に、インバータゲート８１とアンドゲート８２，
８３とにより構成されている。

先のデユーテイ信号１４はアンドゲート８２，
８３の一方の入力端子に接続され、アンドゲート
８２の他の入力端子には、正逆転信号１５を、ま
た、アンドゲート８３の他入力には、インバータ
ゲート８１を通して接続されるようになつてい
る。

このような構成において、第１５図のような、
デユーテイ信号１４および正逆転信号１５が入力
されると、アンドゲート８２の出力には、正逆転
信号１５が“１”レベル時のみ、デユーテイ信号
１４が現われ、正回転出力１６となる。

また、アンドゲート８３の出力には、可逆転信
号１５が“０”レベル時のみ、デユーテイ信号１
４が現われ、逆回転出力１７となる。

次に、マイクロコンピユータ回路９は、中央処
理装置、RAM（ランダムアクセスメモリ）、
ROM（リードオンリメモリ）、入出力部などによ
り構成され、ROM内に記録されたプログラムに
よつて動作するものである。

この動作のブロツクを示すものが第１６図であ
る。

外部装置から、位置指令１８、最高速度指令１
９を入出力部を介して読み込み、これと現在の位
置信号１２とを比較し、それに応じた速度指令値
ω_Nを計算する。

次に、現速度信号１３を読み込んで、上記速度
指令値ω_Nとの差に対応したデユーテイを計算し、
デユーテイ信号１４を出力する。

また、回転方向信号１１を読み込み、位置指令
１８、位置信号１２などにより、正逆転を判断
し、正逆転信号１５を出力するものである。

次に、以上説明した、位置制御方法の動作を、
第１７図のフローチヤートで説明する。

始めは、加速運転領域でプログラムがスタート
するとメモリ内のSTARTフラグをクリアする。
次に外部装置より与えられる最高速度指令値ω₁
および位置決め指令値θ₀を、各々、先の第７図の
最高速度指令１９、位置指令１８より読込む。

次に第８図の１１，１２，１３より回転方向信
号RW、位置信号θ、速度信号ωを読み込んで、
これらより速度指令ω_N、デユーテイD_t、正逆転
R₀を計算させて、それぞれ第８図の１４，１５
に出力する。

ここでSTARTフラグ０かどうか調べて０であ
れば、位置信号θが減速特性を測定するための基
準角θ_cになつたかどうか判定し、達していない場
合はそのまま次に進み、達していればその時の速
度信号ω₀と時間t_cをメモリしてSTARTフラグを
１にする。なお上記STARTフラグ判定で１であ
ればここまで飛んで来る。次に速度信号ωと最高
速度指令ω₁とを比較して最高速度指令ω₁に達し
てなければ元の速度信号ω、位置信号θ、回転方
向信号RWの読み込みに戻つて上記をくり返す。
最高速度指令ω₁に達していれば前に記録したメ
モリより位置信号がθ_cの時の速度信号ω_c、時間t_c
を読み出して減速を始めるべき位置θ_dと減速パタ
ーンを計算する。ここで加速運転は終り次に定速
運転に入る。定速運転では速度信号ωを読み込ん
で最高速度指令ω₁に同じかどうか調べ、同じで
あれば次に進むが異なつている場合はデユーテイ
D_tと正逆転R₀の計算を行つてデユーテイD_tと正、
逆転R₀を出力し、定常制御を行なう。次に位置
信号θを読み込み、減速開始位置θ_dと比較する。
この位置に達していなければ定速運転をくり返
し、達していれば減速運転に入る。減速運転は前
に計算した減速パターンを読み出し、位置信号θ
に対する速度指令ω_NからデユーテイD_tおよび正
逆転信号R₀を計算して出力する。次に位置信号
θが停止運転に入れるに十分な位置θ_tに達したか
どうか判定し、達してなければ減速を繰返すが達
していれば停止のルーチンに入つて停止させる。

以上のように本発明によれば加速運転時のデー
タを元に減速運転時の最適減速パターン計算でき
るので、モータや負荷の変更あるいは温度による
モータトルクや負荷の変動に対して常に最適減速
を行ない振動の少ないスムーズな位置制御が可能
である。

第１７図では加速時のデータをメモリする基準
を一定位置θ_cで速度信号ω_cと時間t_cを記憶した
が、一定時間t_cを基準としてt_c経過後の速度信号
ω_cと位置信号θ_cを記憶し、それを元に減速開始位
置θ_dおよび減速パターンを計算しても同様な効果
が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、動作軸に、
位置を測定するエンコーダを有するモータを任意
の位置指令θ₀に対して位置制御するものに於い
て、起動毎の加速運転時に、前記モータで駆動さ
れる装置に基づいて決められ、あらかじめ定めら
れた装置の最高速度指令ω₁と加速時の加速度₁を
単位時間当りの速度変化あるいは単位速度変化時
間を測定することにより計算し、かつ、この加速
度α₁から減速度α₂を次の式で求め、 α₂＝T_M＋T_L／T_M−T_L×α₁ （ここで、T_Mはモータトルク、T_Lは負荷トルク
である。） 最高速度指令ω₁の２乗に比例し、加速度α₁に
反比例した減速を開始すべき点から残りの距離θ_d
を次の式で求め、 θ_d＝１／２×T_M−T_L／T_M＋T_L×ω₁ ²／ω₁ この残りの距離θ_dにおける速度指令ω_Nを次の
式で求め、 ω_N＝√2₂′ 〔ここでθ′は減速領域内において位置決め指令値
（目標位置）までの距離を示す。〕 減速領域では前記で求めた速度指令ω_Nに従つ
て減速し前記目標位置に位置決めするようにした
ので、予め与えられた指令位置にハンチングな
く、正確かつ迅速に位置決め停止させることがで
きる。

又、前述のように、起動毎に加速度を計測する
ことから明らかなように、負荷トルクや慣性ある
いは温度等によるモータ特性等が変化しても、そ
の負荷状態に合せた最適制御が可能になる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｃはモータの減速状態説明図、第２
図のａ〜ｃは第１図の改良状態説明図、第３図は
単位時間で速度を検出する方法の説明図、第４図
は速度と時間との関係曲線図、第５図のａ，ｂは
減速時の速度と時間、位置と時間の関係曲線図、
第６図はその速度と位置の関係曲線図、第７図は
本発明の位置制御装置の一実施例に係る構成図、
第８図はその回転方向検出回路の例示図、第９図
はその動作説明図、第１０図は同じく位置検出路
の例示図、第１１図はその動作説明図、第１２図
は速度検出回路の例示図、第１３図はその動作説
明図、第１４図は同じくドライブ回路の例示図、
第１５図はその動作説明図、第１６図はマイクロ
コンピユータ回路の例示ブロツク図、第１７図は
動作説明フローチヤート図。 １……電源、２……モータ、３……負荷、４…
…エンコーダ、５……回転方向検出回路、６……
位置検出回路、７……速度検出回路、８……ドラ
イブ回路、９……マイクロコンピユータ回路、１
０，１０Ａ，１０Ｂ……回転信号、１１……回転
方向信号、１２……位置信号、１３……速度信
号、１４……デユーテイ信号、１５……正逆転信
号、１６……正回転出力、１７……逆回転出力、
１８……位置決め指令、１９……最高速度指令、
２０〜２３……トランジスタ、２４〜２７……ダ
イオード、５１……Ｄタイプリツプフロツプ、５
２……クロツク端子、５３……Ｄ端子、５４……
出力端子、６１……UP／DOWNカウンタ、６２
……ラツチ、６３……ストローブ信号、６４……
リセツト信号、P₀〜P_o……UP／DOWNカウン
タ出力信号、７１……カウンタ、７２……ラツ
チ、７３……カウンタイネーブル信号、７４……
カウンタリセツト信号、７５……ラツチストロー
ブ信号、S₀〜S_o……カウンタ出力信号、８１……
インバータゲート、８２，８３……アンドゲー
ト、ω……速度、ω₁……最高速度指令値、ω_N…
…速度指令値、ω_c……速度信号、θ……位置、θ₀
……位置決め指令値、θ_c……基準値、θ_d……減速
を開始すべき点から残りの距離。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 動作軸に、位置を測定するエンコーダを有す
   るモータを任意の位置指令θ₀に対して位置制御す
   るものに於いて、 起動毎の加速運転時に、前記モータで駆動され
   る装置に基づいて決められ、あらかじめ定められ
   た装置の最高速度指令ω₁と加速時の加速度α₁を
   単位時間当りの速度変化あるいは単位速度変化時
   間を測定することにより計算し、かつ、この加速
   度α₁から減速度α₂を次の式で求め、 α₂＝T_M＋T_L／T_M−T_L×α₁ （ここで、T_Mはモータトルク、T_Lは負荷トルク
   である。） 最高速度指令ω₁の２乗に比例し、加速度α₁に
   反比例した減速を開始すべき点から残りの距離θ_d
   を次の式で求め、 θ_d＝１／２×T_M−T_L／T_M＋T_L×ω₁ ²／α₁ この残りの距離θ_dにおける速度指令ω_Nを次の
   式で求め、 ω_N＝√2₂′ 〔ここでθ′は減速領域内において位置決め指令値
   （目標位置）までの距離を示す。〕 減速領域では前記で求めた速度指令ω_Nに従つ
   て減速し前記目標位置に位置決めすることを特徴
   とするモータの位置制御方法。