JPH0535828B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンコーダを用いた回転体の速度検
出方式に関するものである。

〔従来の技術〕

モータ軸の回転速度をパルスエンコーダで検出
してモータの速度制御を行う例を第１図に示す。

同図において、１はモータ、２はパルスエンコ
ーダ、３は同パルスエンコーダから出力されたパ
ルスを波形処理する波形処理回路、４はアツプダ
ウンカウンタ、５はCPU、６はタイマ、７は
Ｄ／Ａ変換器、８はサーボアンプである。上記タ
イマ６は、入力パルスの間隔を計時してCPU５
に与えるものであり、CPU５ではその時間を計
算する。

第２図はモータ位置に対するパルスエンコーダ
２の出力パルスの関係を示す図であり、モータ位
置ｘがａに示すように時間的に変化するとき、パ
ルスエンコーダ２の出力パルスはｂに示すような
タイミングおよび極性で出力される。

ところで、モータの回転方向が正転から逆転に
切り替わる時点では、回転体速度の演算が異常に
なり、制御上問題となることがある。

第２図ｂにおいて、Ｃのような負パルス（逆転
パルス）が出力されたときがそうであり、従来は
その時点における検出速度を強制的に−１／T₁
とするか、または０としていた（０とする例：特
開昭59−224569号公報）。なお、T₁とパルス間の
時間である。

検出速度を−１／T₁とする方式では、第３図
におけるｂの曲線のように、T₁が短いほど速度
が大きくなり、特にT₁が非常に短いとき、検出
速度が非常に大きくなり、実際と合わない。

検出速度を０とする方式では、T₁がある程度
長いとき、実際の速度はだいぶ大きくなつている
と考えられるので、時間遅れになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、このような従来の問題点を解消し、
回転速度が正転から逆転する際の検出速度を実際
の速度に近似することのできる速度検出方式を提
供することを目的とするものである。

〔問題点を解消するための手段〕

本発明は、パルスエンコーダの出力パルス信号
から速度を検出する方式において、前回入力した
パルスと今回入力したパルスが逆極性のパルスで
あつたとき、前々回と前回のパルス間時間T₀と、
前回と今回のパルス間時間T₁より、モータの回
転位置の変化を二次曲線で推定し、今回パルスが
来た時に前記二次曲線で表された位置の微分値を
求め、その微分値を求め、その速度を検出速度と
することを特徴とする速度検出方式である。

即ち、本発明では、第２図ｂに示すＣのパルス
が来たとき、T₀，T₁の情報より、ａの点線のよ
うに二次曲線（放物線）でモータの回転位置の変
化を推測する。そして、ｔ＝t₁ときの速度を、推
測した位置の変化、すなわち前記二次曲線の微分
値から計算しそれを検出速度とする。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明
する。

推測される位置ｘ(t)は、第２図ａのようにゼロ
点を求めれば、 ｘ(t)＝−t²／T₀（T₀＋T₁）＋（2T₀＋
T₁）ｔ／T₀（T₀＋T₁）……(1)式 となり、速度はこれを微分すればよいので、 ｘ(t)＝−2t／T₀（T₀＋T₁）＋
（2T₀＋T₁）／T₀（T₀＋T₁） ……(3)式 となる。

ｔ＝t₁における速度は、 ｖ（t₁）＝−T₁／T₀（T₀＋T₁） ……(2)式 となる。

この速度は第３図のａで示す曲線のようにな
る。

次に、モータがオープンループで正弦波状に位
置が変わつている場合で考える。

第４図はモータ位置の変化ａにおける出力パル
スｂとモータ速度の推定方法ｃを示すものであ
り、ｃにおけるＡは本発明による近似法、Ｂは近
似速度を０にする方法、Ｃは−１／T₁とする方
法の場合を示している。第４図ｃにおいて、従来
の方法Ｃでは速度が大きすぎ、Ｂでは小さすぎ
る。点線は実際の速度を示すものであり、この本
発明の方法Ａが実際の速度に近いことがわかる。

第５図はモータ位置の変化ａの振幅が小さい場
合を示しており、この場合でも本発明の方法Ａが
他の方法による場合Ｂ，Ｃより実際の速度に近い
ことがわかる。

第６図のように逆転が２回続いた場合、二次曲
線では推定できないが、第７図のようにパルスが
来たとして本発明を適用すれば、速度をゼロにす
るより、実際の速度に近い速度が求まる。

次に第８図のようにT₀に対してT₁が非常に長
い場合を考える。即ち、例えばモータ速度が０で
そのときのモータ位置が２である場合、前記の(2)
式においてｖ(t)＝０とすると、０＝−2t／T₀（T₀
＋T₁）＋（2T₀＋T₁）／T₀（T₀＋T₁）となり、こ
れを解くとｔ＝（2T₀＋T₁）／２となる。これを
前記(1)式に代入し、かつｘ(t)＝２とすると、２＝
−（2T₀＋T₁）²／4T₀（T₀＋T₁）＋（2T₀＋T₁）²／
2T₀（T₀＋T₁）となる。これを変形して8T₀（T₀＋
T₁）＝（2T₀＋T₁）²とし、この二次方程式を解く
と、T₁／T₀＝２（１±√２）≒4.83（符号が負の
解は無視）を得る。

従つてT₀に対してT₁が非常に長い場合として
T₁＞4.83T₀のときを考え、これを二次曲線で推
定すると、第８図のようにＡ，Ｂのパルスが出る
はずなのに、実際には出ていないので二次曲線で
は推定できない。そこでt₂の時点の速度はゼロに
するかまたは適当なある一定の速度とすることに
より対処することができる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、演算は１回
のみで瞬時速度を決定できるので、CPUへの負
担増は余りなく、実際の速度に近いフイードバツ
ク速度電圧を出すことができ、フイードバツク速
度電圧のリツプルが軽減でき、高性能なモータの
速度制御を行うことができるという効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するモータサーボ系のブ
ロツク図、第２図は本発明による回転速度推定の
二次曲線を表す説明図、第３図は従来法と本発明
によるモータ速度検出の曲線を示す図、第４図〜
第８図はそれぞれ本発明によるモータ速度検出の
ケースを示す波形図である。 １：モータ、２：パルスエンコーダ、３：波形
処理回路、４：アツプダウンカウンタ、５：
CPU、６：タイマ、７：Ｄ／Ａ変換器、８：サ
ーボアンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルスエンコーダの出力パルス信号から速度
   を検出する方式において、 前回入力したパルスと今回入力したパルスが逆
   極性のパルスであつたとき、前々回と前回のパル
   ス間時間と、前回と今回のパルス間時間より、モ
   ータの回転位置の変化を二次曲線で推定し、今回
   パルスが来た時に前記二次曲線で表された位置の
   微分値を求め、その微分値を検出速度とすること
   を特徴とする速度検出方式。 ２ 前々回と前回のパルス間時間をT₀とし、前
   回と今回のパルス間時間をT₁としたとき、今回
   パルスが来た時の時刻t₁における位置の微分値ｖ
   （t₁）を次の式より求めることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の速度検出方式。 ｖ（t₁）＝−T₁／T₀（T₀＋T₁） ３ 前々回と前回のパルス間時間をT₀とし、前
   回と今回のパルス間時間をT₁としたとき、T₀が
   T₁に対して非常に長いとき、現時点での速度を
   ０ないし一定値とすることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の速度検出方式。