JPH05122968A - モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アナログ信号である速度指令信号を一定周波数
で一定振幅の三角波と比較してデジタル信号に変換し、
このデジタル信号でなる速度指令信号とモータの実速度
との偏差がゼロになるように制御手段がモータを制御す
るようにしたモータの制御装置において、速度指令信号
が三角波の振幅以上になってアナログ・デジタル変換手
段が正しくデジタル変換することができない場合は、モ
ータを停止させてモータの誤動作を未然に防止する。 【構成】速度指令信号７が三角波８の振幅内にあるかを
検出する検出手段３４を有し、速度指令信号７が三角波
８の振幅内から外れたことを検出手段３４が検出したと
きには、制御手段３がモータ５を停止させ、モータ５の
誤動作を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アナログ信号である速
度指令信号をデジタル信号に変換してモータの速度制御
を行うようにしたモータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アナログ信号である速度指令電圧をロー
パスフィルタに通したあとアナログ・デジタルコンバー
タＩＣでデジタル信号に変換し、これを速度指令信号と
し、これをマイクロプロセッサに取り込んでインバータ
の出力周波数を制御することによりモータの回転速度を
制御するタイプのものや、一方、モータの回転速度をエ
ンコーダで検出し、上記マイクロプロセッサで上記速度
指令信号とモータの実際の回転速度との偏差を演算し、
この偏差がゼロになるように上記インバータを制御する
ようにしたモータ制御装置がある。

【０００３】上記のモータ制御装置によれば、アナログ
・デジタルコンバータＩＣを用いているため、コスト高
になるという難点があり、また、アナログ・デジタルコ
ンバータＩＣとマイクロプロセッサ間はそのビット数に
応じて１０本あるいは１２本というように多数の線で接
続する必要があってマイクロプロセッサの入出力ポート
がアナログ・デジタルコンバータＩＣからの線で占有さ
れてしまい、マイクロプロセッサを有効に利用すること
ができないという問題がある。

【０００４】そこで本出願人は、図５に示すように、ア
ナログ信号である速度指令電圧７をローパスフィルタ１
に通してノイズ等を除去したあと、その出力７１をコン
パレータ２で一定周波数で一定振幅の三角波８と比較し
てパルス幅変調信号９に変換し、上記パルス幅変調信号
９の正又は負の区間のクロックパルスをマイクロプロセ
ッサ３内のカウンタ３１でカウントしてデジタル信号に
変換し、これを速度指令信号とし、また、モータ５の回
転速度をエンコーダ６で検出し、この回転速度と上記ア
ナログ・デジタル変換回路の出力である速度指令信号と
の偏差をマイクロプロセッサ３で演算し、偏差がゼロと
なるようにマイクロプロセッサ３がモータ５を制御する
ことにより、モータ５を一定速度に制御するようにした
モータの制御装置に関して先に提案した。特願平３−１
０９７９９号の明細書および図面記載のものがそれであ
る。

【０００５】図６は上記出願にかかるモータの制御装置
の動作を示す。速度指令電圧７は図６（ａ）に示すよう
にノイズその他の高調波成分を含んでいる。この速度指
令電圧７はローパスフィルタ１に通すことによって、図
６（ｂ）に示すようにノイズその他の高調波成分が除去
されたローパスフィルタ出力７１となる。ローパスフィ
ルタ出力７１は、コンパレータ２によって一定周波数で
一定振幅の三角波８と比較される。図６（ｂ）に示すよ
うに、指令電圧７のローパスフィルタ出力７１はそのレ
ベルに応じて三角波８を横切るレベル位置が異なる。そ
のため、コンパレータ２の出力は、指令電圧７のローパ
スフィルタ出力７１のレベルに応じた図６（ｃ）に示す
ようなパルス幅変調（ＰＷＭ）信号９となる。言い替え
れば、ＰＷＭ信号９の「Ｈ」区間の幅が指令電圧７の大
小を表すことになる。

【０００６】マイクロプロセッサ３のタイマ３１は図６
（ｄ）に示すような一定周波数の内部クロックパルスを
カウントするカウンタを有している。タイマ３１は図６
（ｅ）に示すようにＰＷＭ信号９の「Ｈ」区間の上記ク
ロックパルスをカウントする。従って、このカウント値
はデジタル信号である。上記タイマ３１のカウンタは図
６（ｆ）に示すようにＰＷＭ信号９の立下りでカウント
値をカウンタバッファに移し、そのカウンタ値をクリア
する。カウンタバッファには図６（ｇ）に示すようにＰ
ＷＭ信号９の立下りでのカウント値が記憶される。

【０００７】このように、図６（ａ）に示すアナログ信
号である速度指令電圧７は図６の（ｂ）から（ｇ）に至
る一連の動作を経てデジタル信号に変換されることにな
る。このデジタル信号であるカウンタバッファの値を速
度指令信号としてソフトウエアによる速度制御に供す
る。すなわち、マイクロプロセッサ３は、デジタル変換
された上記速度指令信号とエンコーダ６からのモータ５
の回転速度との偏差を演算し、偏差がゼロとなるように
インバータ４を制御する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記モータの制御装置
によれば、アナログ・デジタルコンバータＩＣが不要で
低コストであり、また、マイクロプロセッサの入出力ポ
ートを有効に利用することができる利点がある。しか
し、上記モータの制御装置にはさらに改良の余地があ
る。以下、その理由を説明する。前述のように、アナロ
グ信号である速度指令電圧を三角波と比較してパルス幅
変調信号とし、その「Ｈ」の区間のクロック数をカウン
トしてデジタル信号に変換するわけであるが、このよう
な所期の動作をするのは速度指令電圧のレベルが三角波
の振幅以下にある場合である。速度指令電圧のレベルが
三角波の振幅以上になると、図６（ｂ）の右部に示すよ
うにパルス幅変調信号が「Ｈ」又は速度指令電圧のレベ
ルによっては「Ｌ」に固定され、タイマのカウンタはク
ロックパルスを際限なくカウントし続けるため、デジタ
ル信号は異常値となってしまう。マイクロプロセッサ３
は上記デジタル信号に基づきインバータ４を介してモー
タ５を制御しているため、上記デジタル信号が異常値に
なると、マイクロプロセッサ３はモータ５を正しく制御
することができず、モータ５が暴走することがあった。

【０００９】本発明は、上記モータの速度制御装置をさ
らに改良し、速度指令電圧のレベルが三角波の振幅以上
になってパルス幅変調信号が「Ｈ］又は「Ｌ」に固定さ
れた場合は、モータを停止させてモータの暴走その他の
異常な動作を未然に防止することができるモータの制御
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、アナログ信号
である速度指令信号を一定周波数で一定振幅の三角波と
比較してデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変
換手段と、速度指令信号が上記三角波の振幅内にあるか
を検出する検出手段と、アナログ・デジタル変換手段の
出力、検出手段の出力、モータの回転速度を検出するエ
ンコーダからの出力がそれぞれ入力される制御手段と、
速度指令信号とモータの実速度との偏差がゼロになるよ
うに上記制御手段によって制御されるインバータと、こ
のインバータによって制御されるモータとを備え、検出
手段により速度指令信号が三角波の振幅内から外れたこ
とを検出したときには、上記制御手段がモータを停止さ
せるように構成したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】アナログ信号である速度指令信号を入力すると
三角波と比較されてデジタル信号に変換され、このデジ
タル信号に応じて制御手段がインバータを介しモータを
制御する。速度指令信号が三角波の振幅から外れると、
アナログ・デジタル変換手段が誤動作してモータを正し
く制御することができないので、速度指令信号が三角波
の振幅から外れたことを検出手段で検出し、この検出信
号によって制御手段がモータを停止させ、モータの暴走
その他の誤動作を未然に防止する。

【００１２】

【実施例】以下、図１ないし図４を参照しながら本発明
にかかるモータの制御装置の実施例について説明する。
なお、図示の実施例は、図５に示した従来例の構成と多
くの部分で共通しているので、図５の従来例と共通の構
成部分には共通の符号を付す。

【００１３】図１において、アナログ信号である速度指
令電圧７はローパスフィルタ１に入力され、ローパスフ
ィルタ１の出力と三角波８がコンパレータ２に入力され
るようになっている。コンパレータ２は前述のとおり速
度指令電圧を三角波８と比較してパルス幅変調信号９を
得るものであり、その出力はマイクロプロセッサ３に内
蔵された第１のタイマ３３に入力される。第１のタイマ
３３は上記パルス幅変調信号９の正又は負の区間のクロ
ックパルスをマイクロプロセッサ３内のカウンタ３１で
カウントしてデジタル信号に変換する。マイクロプロセ
ッサ３はモータ５の速度を制御する制御回路をなしてお
り、第１のタイマ３３で得られたデジタル信号を入力と
すると共に、エンコーダ６からのモータ５の回転速度信
号を入力とし、速度指令電圧７に対応した上記デジタル
信号と上記回転速度信号との偏差がゼロとなるようにイ
ンバータ４を制御するようになっている。

【００１４】図１に示す実施例が図５に示す従来例と異
なる点は、上記速度指令電圧７が三角波８の振幅内から
外れたことを検出する検出手段としての第２のタイマ３
４を有していることである。第２のタイマ３４は、マイ
クロプロセッサ３に内蔵されているものを利用すること
ができ、コンパレータ２から出力されるパルス幅変調信
号９の立上り又は立下りごとにプリセットされ、内部ク
ロックをダウンカウントする。このプリセット値は、三
角波８の振幅の１倍前後に相当する値に設定することに
なるが、実用上は三角波８の振幅の０．９〜１．５倍の
範囲に相当する値に設定してあればよい。図示の実施例
では第２のタイマ３４のプリセット値を三角波８の振幅
の１倍に相当する値に設定してある。第２のタイマ３４
は、プリセットされた後カウント値が所定値になった場
合（この実施例ではカウント値が０になった場合）に検
出信号を出力し、制御回路としてのマイクロプロセッサ
３に入力するようになっている。

【００１５】次に、図２〜図４を併せて参照しながら上
記実施例の動作を詳細に説明する。図２は、パルス幅変
調信号９が「Ｈ」のとき指令信号が三角波の振幅以上に
なってパルス幅変調信号９が「Ｈ」に固定された場合の
動作を示す。第２のタイマ３４は、図２（ｂ）の左側に
示すようにパルス幅変調信号が「Ｈ」又は「Ｌ」に反転
するたびにプリセットされてダウンカウントする。従っ
て、パルス幅変調信号９が「Ｈ」と「Ｌ」に交互に反転
している間はカウント値がパルス幅変調信号９のデュー
ティに応じたカウント値に至ってプリセットされる。し
かし、パルス幅変調信号９が「Ｈ」のとき指令信号７が
三角波８の振幅以上になってパルス幅変調信号９が
「Ｈ」に固定されると、図２（ｂ）の右側に示すように
第２のタイマ３４はダウンカウントを続けるため、やが
てカウント値が０となり、その時点で図２（ｃ）に示す
アラーム信号を検出信号として出力する。この検出信号
が出力されると、マイクロプロセッサ３がモータ５を停
止させる。

【００１６】図３は、パルス幅変調信号９が「Ｌ」のと
き指令信号７が三角波８の振幅以上になってパルス幅変
調信号９が「Ｌ」に固定された場合の動作を示す。パル
ス幅変調信号９が「Ｌ」に固定されると、この場合も図
３（ｂ）の右側に示すように第２のタイマ３４はダウン
カウントを続けるため、やがてカウント値が０となり、
その時点で図３（ｃ）に示すアラーム信号を検出信号と
して出力する。この検出信号が出力されると、マイクロ
プロセッサ３がモータ５を停止させる。

【００１７】このように上記実施例によれば、パルス幅
変調信号９が「Ｈ」又は「Ｌ」に固定されたとき第２の
タイマ３４が検出信号を出力するようになっているた
め、マイクロプロセッサ３は上記検出信号が出力されな
い限り、変換されたデジタル信号の値を信用して使用す
ることができ、このデジタル信号に基づいてインバータ
４を介しモータ５を制御することができる。一方、上記
検出信号が出力されたときは直ちにインバータ４の動作
を停止させてモータ５への給電を停止させ、あるいはモ
ータ５に回生ブレーキをかけるなどしてモータ５を停止
させることができる。ちなみに、従来のアナログ・デジ
タル変換回路を用いたモータ制御回路によれば、パルス
幅変調信号９が「Ｌ」のとき指令信号が三角波の振幅以
上になってデジタル値が異常な値になった場合でもこれ
をそのまま使用してしまい、モータ５が暴走することが
あったが、上記本発明の実施例によれば、デジタル値が
異常値になるとこれを検出信号が検出して信号を出力す
るので、この検出信号を利用してモータ５を停止させる
ことによりモータ制御回路の誤動作を防止することがで
きる。

【００１８】検出手段としての第２のタイマ３４は、ア
ナログ・デジタル変換回路の動作開始時にもプリセット
するようにしてもよい。アナログ信号である指令信号７
は、システムの動作開始時点で既に三角波８の振幅を超
えている場合があり、その場合にシステムを起動する
と、システムが誤動作し、暴走する可能性があるため、
システム全体が動作を開始する前に第２のタイマ３４を
プリセットするのである。図４はその例を示す。システ
ムの動作開始時点、例えば電源オン時点又はリセットボ
タン操作時点で指令信号７が既に三角波８の振幅を超え
ている場合は、パルス幅変調信号の立上り又は立下りエ
ッジが来ないので、立上り又は立下りエッジによる第２
のタイマ３４をプリセットすることができない。そこ
で、マイクロプロセッサ３の動作開始時には、図４
（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、パルス幅変調信号の
立上り又は立下りエッジに関係なく第２のタイマ３４を
一度プリセットするように構成しておく。

【００１９】このようにしておけば、アナログ・デジタ
ル変換回路の動作開始時点で既にパルス幅変調信号９が
「Ｈ」又は「Ｌ」に固定されていても、第２のタイマ３
４のプリセット後一定時間経過してカウント値が所定値
に至ったときアラーム信号として検出信号を出力するこ
とができる。このアラーム信号の出力によってマイクロ
プロセッサ３がモータ５を駆動することのないようにし
ておけば、モータ５が誤動作して暴走することはなくな
る。

【００２０】なお、図示の実施例では制御回路としてマ
イクロプロセッサを用い、第１のタイマ及び第２のタイ
マは、マイクロプロセッサに内蔵されているタイマを使
用していたが、制御回路としてはマイクロプロセッサに
かわるものを用いてもよいし、第１のタイマ及び第２の
タイマはマイクロプロセッサに内蔵されていない単独の
タイマを用いてもよい。また、制御手段としてマイクロ
プロセッサを用い、アナログ・デジタル変換用タイマお
よび検出手段としてのタイマをマイクロプロセッサ内蔵
のものを用いていたが、各回路部分は、各種回路を組合
せたいわゆるハード構成としてもよいし、ソフトウエア
構成によってプログラム処理するようにしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、アナログ信号である速
度指令信号を一定周波数で一定振幅の三角波と比較して
デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換手段
と、速度指令信号が三角波の振幅内にあるかを検出する
検出手段と、アナログ・デジタル変換手段の出力、上記
検出手段の出力、モータの回転速度を検出するエンコー
ダからの出力がそれぞれ入力される制御手段と、速度指
令信号とモータの実速度との偏差がゼロになるように上
記制御手段によって制御されるインバータと、このイン
バータによって制御されるモータとを備え、上記検出手
段により速度指令信号が三角波の振幅内から外れたこと
を検出したときには、上記制御手段がモータを停止させ
るようにしたため、速度指令信号が三角波の振幅から外
れて、アナログ・デジタル変換手段が誤動作状態になっ
ても、モータの暴走その他の誤動作を未然に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるモータの制御装置の実施例を示
すブロック図。

【図２】同上実施例の動作の一例を示すタイミングチャ
ート。

【図３】上記実施例の動作の別の例を示すタイミングチ
ャート。

【図４】上記実施例に付加した機能の動作を示すタイミ
ングチャート。

【図５】本発明の基礎となったモータの制御装置の例を
示すブロック図。

【図６】同上モータの制御装置の動作を示すタイミング
チャート。

【符号の説明】

３ 制御回路としてのマイクロプロセッサ ４ インバータ ５ モータ ６ エンコーダ ７ 指令信号 ８ 三角波 ３４ 検出手段としての第２のタイマ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アナログ信号である速度指令信号を一定
   周波数で一定振幅の三角波と比較してデジタル信号に変
   換するアナログ・デジタル変換手段と、 上記速度指令信号が上記三角波の振幅内にあるかを検出
   する検出手段と、 上記アナログ・デジタル変換手段の出力、上記検出手段
   の出力、モータの回転速度を検出するエンコーダからの
   出力がそれぞれ入力される制御手段と、 上記速度指令信号とモータの実速度との偏差がゼロにな
   るように上記制御手段によって制御されるインバータ
   と、 このインバータによって制御されるモータとを備え、 上記検出手段により上記速度指令信号が上記三角波の振
   幅内から外れたことを検出したときには、上記制御手段
   がモータを停止させることを特徴とするモータの制御装
   置。