JPH0538183A - モータの位置制御システム - Google Patents

モータの位置制御システム

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JPH0538183A
JPH0538183A JP3193853A JP19385391A JPH0538183A JP H0538183 A JPH0538183 A JP H0538183A JP 3193853 A JP3193853 A JP 3193853A JP 19385391 A JP19385391 A JP 19385391A JP H0538183 A JPH0538183 A JP H0538183A
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JP
Japan
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motor
signal
encoder
brushless motor
commutation
Prior art date
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Pending
Application number
JP3193853A
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English (en)
Inventor
Yukihiro Ashizaki
幸弘 芦崎
Yasuhiro Kondo
康宏 近藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電流検出器や精密エンコーダなどを使用せ
ず、分解能は多少粗いが低コストで信頼性が高いモータ
の位置制御システムを提供する。 【構成】 コミュテーションセンサ17を有するブラシ
レスモータ16と、現在位置と指令位置との位置偏差が
エンコーダ信号のパルス数で所定のNビット以内になっ
た時コミュテーション信号をその時点の状態に一定時間
固定してモータにブレーキをかける手段15と、この一
定時間経過後上記コミュテーション信号固定を解除する
とともに駆動回路のパワーブリッジのパワー素子14を
導通状態にしてブラシモータ16を停止させる手段12
とを備えており、かつコミュテーションセンサ17の出
力パルスが、エンコーダ部11でモータの回転方向弁
別、および上記エンコーダ信号のパルスFCCW,FC
Wに変換されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車分野で使用される
油圧制御機構を位置制御するためのモータの位置制御シ
ステムに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車分野におけるエレクトロニ
クス制御の応用は目ざましいものがある。特に車両の基
本的動特性を決定するシャシーまわりの制御において
は、サスペンション制御,後輪制御,ステアリング制
御,ブレーキ制御などがあり、それぞれアクティブサス
ペンションおよびセミアクティブサスペンションコント
ロールシステム,4WS,電子制御パワーステアリン
グ,ABSなど多くの制御装置が実用化されている。こ
れらのシステムの多くは油圧機構をベースとし、その油
圧コントロールをメカおよびアクチュエータで行なって
いるものである。これらの制御には位置決めを正確に行
なう位置制御用アクチュエータおよびコントローラが不
可欠となる。一般に使用される位置制御の方法として最
も普及しているものに位置サーボシステムがある。図4
は従来の位置サーボシステムのブロック図を示すもので
ある。ここでは一例として3相ブラシレスモータを使用
して説明する。図4において、1は位置制御部、2は速
度制御部、3は電流制御部、4は3相ブラシレスモー
タ、5はコミュテーションセンサ(以下CSと略す)、
6はエンコーダ、7は電流検出器である。以上のように
構成された位置サーボシステムについて、以下その動作
について説明する。まずモータ4は3相巻線がY結線さ
れている。モータ4のコミュテーションセンサ5として
はホール素子が使用され、モータのロータマグネット位
置に同期した信号を発生する。さらにエンコーダ6が連
結される。エンコーダ6は回転方向弁別のために通常位
相が90°ずれた2相信号を発生する。さらにモータリ
ード線には少なくとも2つの電流検出器7が取付けられ
る。エンコーダ信号はまず位置制御部1にフィードバッ
クされ、指令値との差が速度信号として速度制御部2に
出力される。速度制御部2には同じくエンコーダ信号が
フィードバックされ、この信号から速度フィードバック
信号を生成し、速度指令値との差をトルク信号(電流信
号)として電流制御部3に出力する。速度フィードバッ
ク信号としてはタコジェネレータをモータに連結し、直
接アナログ速度信号をフィードバックすることもある。
電流制御部3はPWM制御部、パワー部等から構成さ
れ、コミュテーションセンサ信号や電流フィードバック
信号がフィードバックされ、モータに所定の電流を流
す。以上のように構成された位置サーボ回路がモータを
位置決めする動作を説明する。図5において、まずt0
時における位置偏差がθ0となったとする。するとモー
タは停止状態から加速が始まり、徐々に速度vが上昇す
る。また電流はモータ速度の低い時は速度フィードバッ
クがないため大きな指令i0に従って流れる。徐々にモ
ータの速度が上昇すると、速度制御部2へのフィードバ
ック量が大きくなり、電流値は徐々に低下する。また、
目標位置に近づくと位置偏差も徐々に0に近づく。速度
の上昇にともない、停止点に近づく前に電流指令は0レ
ベルを超えてマイナス値を示すようになる。これはブレ
ーキとなり、モータ速度はある値をピークに低下し始
め、位置偏差が0になったとき速度も0となり、電流も
0となる。このように停止点手前で自動的にブレーキが
かかり、所定位置に位置きめするのが従来のサーボ制御
回路である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、特に電装分野で使用する場合次の問題が
ある。まず第1に電流検出器や高分解能の精密エンコー
ダなど高価な部品を使用するのでコスト高である。第2
に激しい振動や衝撃がある電装分野では上記精密エンコ
ーダの信頼性に不安がある。第3にオフセットやドリフ
トの調整があるのも電装分野には好ましくない。すなわ
ち、上記従来の構成のものは特性は電装分野に必要とさ
れる以上に高度であるが、コストと信頼性と取扱の面で
問題があると思われる。
【0004】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、電流検出器や精密エンコーダなどを使用せず、分解
能は多少粗いが、低コストで信頼性が高いモータの位置
制御システムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のモータの位置制御システムは、コミュテー
ションセンサを有するブラシレスモータと、そのブラシ
レスモータの駆動回路と、現在位置と指令位置との位置
偏差がエンコーダ信号のパルス数で所定のNビット以内
になった時上記ブラシスレモータの駆動回路にフィード
バックされるコミュテーションセンサ信号をその時点の
状態に所定の一定時間固定する手段と、この一定時間経
過後上記コミュテーションセンサ信号の固定を解除する
とともに上記位置偏差が所定のNビット以内である場合
は上記駆動回路のパワーブリッジのハイサイドまたはロ
ーサイドの全パワー素子を導通状態にしてブラシレスモ
ータを停止させる手段とを備えており、かつコミュテー
ションセンサの出力パルスを、モータの回転方向弁別、
およびモータの現在位置と指令位置との位置偏差を表わ
すエンコーダ信号のパルスに変換する手段を備えてい
る。
【0006】
【作用】前記構成によって、停止希望位置のNビット手
前でコミュテーションセンサの固定による急激なブレー
キがかかりモータは急速に減速し、さらにパワーブリッ
ジのハイサイドまたはローサイドの全素子導通により電
磁ブレーキ効果が生じ、モータは所定位置に停止する。
また、ブラシレスモータに備わっているコミュテーショ
ンセンサ信号により方向弁別されたエンコーダパルスが
生成されるため、精密なエンコーダをモータに付加する
必要はない。
【0007】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1において、10はドライバ部に
後述するPWM,CW,CCW,CSLOCK,BRA
KE信号を出力するデジタル処理部である。11はコミ
ュテーションセンサ信号CSU,CSV,CSWを受け
て方向弁別されたFCW,FCCWのエンコーダ信号に
変換するエンコーダ部、12は電磁ブレーキ制御部、1
3はブラシレスモータロジック、14はスイッチング素
子で構成される3相パワーブリッジ、15はコミュテー
ションセンサ信号固定回路、16はブラシレスモータ、
17はコミュテーションセンサである。デジタル処理部
10は、偏差カウンタ18、絶対値検出19、D/Aコ
ンバータ20、速度偏差アンプ21、PWMパルス出力
回路22、位置範囲検出回路23、速度検出回路24、
三角波またはのこぎり波発生器25、方向指令出力回路
26、コミュテーションセンサ固定回路および電磁ブレ
ーキ回路27で構成される。また、エンコーダ部11
は、エッジ検出回路28、方向検出回路29、パルス合
成回路30、方向切換回路31で構成される。
【0008】以上のように構成された位置制御システム
について、図2を用いてその動作を説明する。まず、デ
ジタル処理部10の中の位置範囲検出回路23によっ
て、モータの指令位置と現在位置との差すなわち位置偏
差がエンコーダ部11の出力パルス数で所定のNビット
以下になったことを検出する(A点)。すると、CSL
OCK信号が一定時間ONになりその間、コミュテーシ
ョンセンサ(以下CSセンサ)17からブラシレスモー
タロジック13にフィードバックされるコミュテーショ
ンセンサ信号(以下CS信号)がその時点の値に固定さ
れる。すると、ブラシレスモータ16はその点に停止し
ようとする力を発生しブレーキがかかる。上記一定時間
はパワーブリッジ14のスイッチング素子のASO特性
によって決定され、1msec以下が1つの目安とな
る。
【0009】一定時間が経過し、かつ位置偏差がNビッ
ト以下のときは、そのままパワーブリッジ14のハイサ
イドスイッチング素子またはローサイドスイッチング素
子をすべてONにするBRAKE信号が出力される。こ
れによりブラシレスモータ16のコイルを短絡した状態
となり、電気的な粘性がモータに発生し電磁ブレーキモ
ードとなる(B点)。
【0010】次に再び位置指令が入力され、位置偏差が
Nビット以上になると位置範囲検出回路23の出力PO
S信号が反転し、それと同時にBRAKE信号は解除さ
れる。そしてモータは再び次の目標位置に向かって回転
を始める(C点)。
【0011】次にエンコーダ部11について図3を用い
て説明する。CSセンサからの出力信号CSU,CS
V,CSWは直接エンコーダ部11に入力される。よっ
てCS信号固定回路15によるCS信号固定の影響は受
けない。まず、CSU,CSV,CSWはエッジ検出回
路28に入力されそれぞれ立上がりエッジ、立下がりエ
ッジパルスを発生する。ブラシレスモータ16の回転方
向の弁別はエッジパルスのタイミングにおけるCS信号
のLまたはHを見ればよい。例えば、図3において CSUの立上がりでCSVを見る CSVの立上がりでCSWを見る CSWの立上がりでCSUを見る CSUの立上がりでCSWを見る CSVの立上がりでCSUを見る CSWの立上がりでCSVを見る とすると、それぞれのエッジでのCS信号の極性がその
まま方向弁別信号DIRとなる。一方、それぞれのエッ
ジパルスを合成してパルス群PLSをつくる。方向弁別
信号DIRによってパルス群PLSをCW,CCWに振
り分けてやれば、それぞれ方向弁別されたエンコーダ信
号FCW,FCCWを得ることができる。
【0012】次にデジタル処理部10について図1を用
いて説明する。このブロックはPWMポート付の1チッ
プマイコンで設計できる部分である。そのアルゴリズム
を等価的に示したものが図1である。まず、指令入力パ
ルスCW,CCWとエンコーダパルスFCW,FCCW
が偏差カウンタ18によって加減算される。その結果、
得られたデジタル信号の符号ビットによりモータの動く
べき方向がきまり、方向指令回路26によりMCW,M
CCW信号をドライバ部に出力する。偏差カウンタ18
の出力は絶対値検出回路19に入り、その絶対値をD/
Aコンバータ20によりモータに与えるべき電圧値が決
定される。モータの速度が速い場合は減速する必要があ
るため、速度偏差アンプ21により速度分を減じた値を
PWMパルス出力回路22に入力し、その値を三角波ま
たはのこぎり波発生器25と比較してPWM信号をつく
りドライバ部に出力する。なお、図1において、ブラシ
レスモータロジック13はモータのCS信号とPWM,
MCW,MCCW信号によって3相パワーブリッジのス
イッチング素子を制御しているが、この部分のロジック
を変更すれば一般の多相ブラシレスモータにも本回路を
適用することができる。本システムの考え方は直流モー
タにも応用できる。しかし、直流モータはブラシの位置
を制御できないためモータを停止させるトルクは、電磁
ブレーキによるものにしか期待できないと考える。
【0013】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
モータの位置制御システムは、コミュテーションセンサ
の出力パルスを、モータの回転方向と角度位置を表わす
エンコーダ信号のパルスに変換する手段を備え、この変
換されたエンコーダ信号のパルス数で現在位置と指令位
置との位置偏差を表わしているので、モータに精密なエ
ンコーダを付加する必要がなく、そのため低コストでが
んじょうな信頼性の高い構成にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のモータの位置制御システムのブロック
【図2】本発明のモータ停止ブレーキのタイミングチャ
ート
【図3】本発明のエンコーダ信号生成のタイミングチャ
ート
【図4】従来のモータの位置制御システムのブロック図
【図5】従来のモータの位置制御システムの動作説明図
【符号の説明】
11 エンコーダ部(コミュテーション信号をエンコー
ダ信号に変換する手段) 12 電磁ブレーキ制御部(パワー素子を導通状態にす
る手段) 14 パワーブリッジ(パワー素子) 15 コミュテーションセンサ信号固定回路(コミュテ
ーションセンサ信号を一定時間固定する手段) 16 ブラシレスモータ 17 コミュテーションセンサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コミュテーションセンサを有するブラシレ
    スモータと、そのブラシレスモータの駆動回路と、現在
    位置と指令位置との位置偏差がエンコーダ信号のパルス
    数で所定のNビット以内になった時上記ブラシレスモー
    タの駆動回路にフィードバックされるコミュテーション
    センサ信号をその時点の状態に所定の一定時間固定する
    手段と、この一定時間経過後上記コミュテーション信号
    の固定を解除するとともに上記位置偏差が所定のNビッ
    ト以内である場合は上記駆動回路のパワーブリッジのハ
    イサイドまたはローサイドの全パワー素子を導通状態に
    してブラシレスモータを停止させる手段とを備えたモー
    タの位置制御システム。
  2. 【請求項2】コミュテーションセンサの出力パルスを、
    ブラシレスモータの回転方向と角度位置を表わすエンコ
    ーダ信号のパルスに変換する手段を備え、この変換され
    たエンコーダ信号のパルス数で現在位置と指令位置との
    位置偏差を表わしている請求項1記載のモータの位置制
    御システム。
JP3193853A 1991-08-02 1991-08-02 モータの位置制御システム Pending JPH0538183A (ja)

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JP3193853A JPH0538183A (ja) 1991-08-02 1991-08-02 モータの位置制御システム

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JP3193853A Pending JPH0538183A (ja) 1991-08-02 1991-08-02 モータの位置制御システム

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JP (1) JPH0538183A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005076457A1 (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha サンルーフ駆動装置
JP2019122166A (ja) * 2018-01-09 2019-07-22 富士ゼロックス株式会社 モータ制御装置及び画像形成装置
JP2019193464A (ja) * 2018-04-26 2019-10-31 株式会社デンソー ステアリング制御装置

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