JPH0583969A

JPH0583969A - モータ駆動用制御装置

Info

Publication number: JPH0583969A
Application number: JP3237856A
Authority: JP
Inventors: Hironori Suzuki; 浩徳鈴木; Hirohiko Kazeto; 裕彦風戸
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1993-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】電流制御処理がスタートしてから、すぐに電
流フィードバック信号が扱え、処理時間の無駄が省ける
とともに、電流制御の処理時間を短くし、位置・速度制
御、電流制御、及びメイン制御の各処理をより短い周期
で実行できるモータ駆動用制御装置とする。【構成】電流フィードバック信号に必要な電流ループ
処理部３４よりも前段階のソフトウェア処理（位置・速
度ループ処理部３３、メイン処理部３５）の部分で、前
もって電流サンプリングとしてのＡＤコンバータ２５の
コンバージョン・スタート信号３７を出力し、電流のサ
ンプリングを電流制御処理の開始タイミングの前に行な
い、電流ループ処理部３４が開始してすぐに電流フィー
ドバック信号を読取り、電流制御に使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータ駆動用制御装置
に関するものであり、特に、ディジタル制御を行なうモ
ータ駆動用制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のモータ駆動用制御装置と
して、特開昭５８−１２３３９１号公報に掲載の技術を
挙げることができる。

【０００３】図４は従来例のモータ駆動用制御装置の制
御系を示すブロック図であり、サーボモータ用の同期電
動機のモータ駆動用制御装置である。

【０００４】図４において、１は位置指令、２は位置指
令１に対する位置フィードバック信号、３は位置指令１
と位置フィードバック信号２とを比較する比較部、４は
比較部３を経た信号を増幅する位置制御系増幅部、５は
位置制御系増幅部４で増幅後の速度指令、６は前記速度
指令５が入力される比較部、７は速度指令５に対する速
度フィードバック信号、８は比較部６を経た信号を増幅
する速度制御系増幅部、９は速度制御系増幅部８で増幅
後の電流指令、１０は前記電流指令９が入力される比較
部、１１は電流指令９に対する電流フィードバック信
号、１２は比較部１０を経た信号を増幅する電流制御系
増幅部、１３は電流制御系増幅部１２で増幅後の電流制
御信号、１４は電流制御信号１３が入力されるＰＷＭ制
御部、１５はＰＷＭ制御用の三角波信号、１６は本装置
による主たる制御対象である同期電動機、１７は同期電
動機１６を駆動するインバータ、１８は同期電動機１６
に取付られた速度センサ、１９は同期電動機１６によっ
て移動される移動物等の変位量を検出する位置センサ、
２０はインバータ１７から同期電動機１６に供給される
電流を検出する電流センサである。

【０００５】図５は従来例のモータ駆動用制御装置のハ
ードウェア構成を示すブロック回路図であり、前記図４
の制御系を実現する一装置例である。図中、図４と同一
符号及び記号は図４の構成部分と同一または相当する構
成部分を示す。

【０００６】図５において、２１は本装置の制御中枢を
なすＣＰＵ、２２は読出し専用の記憶手段であるＲＯ
Ｍ、２３は読み書き可能な記憶手段であるＲＡＭ、２４
は電流センサ２０からの信号を受ける絶縁アンプ、２５
はアナログ信号をディジタル信号に変換する変換器のＡ
Ｄコンバータであり、このＡＤコンバータ２５に絶縁ア
ンプ２４の出力が入力される。２６は速度センサ１８か
らの信号を受ける速度センサ用インターフェイス、２７
は速度センサ用インターフェイス２６に接続されている
速度フィードバック信号変換用回路、２８はインバータ
部を構成しているトランジスタ、２９はトランジスタ２
８を駆動するＰＷＭ制御回路、３０は位置センサ１９か
らの信号を受ける位置センサ用インターフェイス、３１
は位置センサ用インターフェイス３０に接続されている
位置フィードバック信号変換用回路である。

【０００７】ここで、上記構成のモータ駆動用制御装置
の動作タイミングについて説明する。図６は従来のモー
タ駆動用制御装置の動作タイミングと三角波等との関係
を示す特性図である。

【０００８】図６において、１５は前記図４及び図５中
の三角波信号と同様の三角波信号である。３２は本装置
のソフトウェア処理のタイミングの流れを示すソフトウ
ェア処理タイミング図である。３３はソフトウェア処理
タイミング図３２中の位置・速度ループ処理部、３４は
ソフトウェア処理タイミング図３２中の電流ループ処理
部、３５はソフトウェア処理タイミング図３２中のメイ
ン処理部である。３６はモータに流れるモータ電流、３
７はＡＤコンバータ２５用のコンバージョン・スタート
信号である。

【０００９】また、図７は従来のモータ駆動用制御装置
の動作タイミングを示すタイムチャートであり、ＡＤコ
ンバータ２５まわりの電流制御の詳細な動作タイミング
を示す。

【００１０】図７において、３２〜３５，３７は上記図
６と同様であり、３８はＡＤコンバータ変換中信号、３
９はＡＤコンバータ・リード信号である。また、ｔ1 は
電流ループ処理部３４がスタートしてからコンバージョ
ン・スタート信号３７が出るまでの時間、ｔ2 はＡＤコ
ンバージョン中の時間、ｔ3 はＡＤコンバージョンが完
了してからデータを読終えるまでの時間、ｔ4 は電流ル
ープ処理部３４がスタートしてからデータを読終えるま
での時間であり、ｔ0 は電流ループ処理部３４全体の処
理時間である。

【００１１】次に、上記構成のモータ駆動用制御装置の
動作を各図を用いて説明する。図４において、まず、位
置指令１と位置フィードバック信号２とが比較部３で比
較され、その偏差が位置制御系増幅部４で増幅され、速
度指令５として比較部６に入力される。このとき同時
に、速度指令５は比較部６で速度フィードバック信号７
と比較され、その偏差が速度制御系増幅部８で増幅さ
れ、電流指令９として比較部１０に入力される。また、
このとき同時に、電流指令９は比較部１０で電流フィー
ドバック信号１１と比較され、その偏差が電流制御系増
幅部１２で増幅され、電流制御信号１３としてＰＷＭ制
御部１４に入力される。更に、このとき同時に、電流制
御信号１３はＰＷＭ制御部１４で三角波信号１５と比較
されてＰＷＭ制御を行ない、同期電動機１６の交流電源
たるインバータ１７を制御し、同期電動機１６に供給さ
れる交流電圧を制御する。なお、上記の速度フィードバ
ック信号７は速度センサ１８で、位置フィードバック信
号２は位置センサ１９で、そして、電流フィードバック
信号１１は電流センサ２０で各々検出される。

【００１２】図５は上記動作を実現する回路であり、Ｃ
ＰＵ２１はこの回路の制御プログラムを格納したＲＯＭ
２２及び各種のデータが格納されているＲＡＭ２３を管
理する。また、電流検出のルートとしては、電流センサ
２０で検出し、これを絶縁アンプ２４で絶縁して取込ん
だ後、ＡＤコンバータ２５でＡＤ変換を行ない、電流フ
ィードバック信号１１を生成する。このときの動作タイ
ミングは図６に示されている。

【００１３】即ち、図６のソフトウェア処理タイミング
図３２の流れのように、図４の位置制御系増幅部４の処
理及び速度制御系増幅部８の処理の両方を行なう位置・
速度ループ処理部３３に続き、電流制御系増幅部１２か
らＰＷＭ制御部１４までに至る電流ループ処理部３４が
行なわれた後、その他アラーム処理等を行なうメイン処
理部３５が実行される。また、位置・速度ループ処理部
３３とメイン処理部３５は電流ループ処理部３４の間を
ぬって交互に行なわれる。また、電流ループ処理部３４
のスタートタイミングと三角波信号１５とのタイミング
は三角波信号１５のピークに同期させる。これは、三角
波信号１５の零クロス点でインバータ１７がスイッチン
グ・オンしてモータ電流３６が流れるが、このモータ電
流３６の突頭ピークを検出しないようにするためであ
る。電流ループ処理部３４内の更に細かい処理の流れと
しては、後述の図８で説明するが、電流ループ処理部３
４がスタートすると、まず、始めにＡＤコンバータ２５
に対しコンバージョン・スタート信号３７を発し、ＡＤ
変換をスタートさせる。そして、ＡＤコンバータ２５が
ＡＤ変換を完了した後、ＡＤコンバータ２５のデータ、
つまり電流フィードバック信号１１を読取り、以後、一
連の電流ループ制御処理を行なう。また、電流ループ処
理中にＡＤ変換が完了したか否かを知らせるＡＤコンバ
ータ変換中信号３８が、ＡＤコンバータ２５に対してデ
ータを読取るＡＤコンバータ・リード信号３９が各々７
のような順序でＣＰＵ２１に出力される。

【００１４】再び、図５に戻り、残りの部分の説明をす
る。速度フィードバック信号７は速度センサ１８からの
信号を速度センサ用インターフェイス２６で受け、これ
を速度フィードバック信号変換用回路２７を通して作り
出される。位置フィードバック信号２も同様に位置セン
サ１９からの信号を位置センサ用インターフェイス３０
で受け、これを位置フィードバック信号変換用回路３１
を通して作り出される。また、電流制御信号１３はＰＷ
Ｍ制御回路２９に入力され、三角波信号１５と比較さ
れ、トランジスタ２８をＰＷＭ制御でスイッチングす
る。

【００１５】なお、図４の各処理の流れを図８で説明す
る。図８は図７の従来のモータ駆動用制御装置の各処理
動作を示すフローチャートである。

【００１６】図８において、（ａ）は電流制御処理動作
を示し、（ｂ）は位置・速度制御処理動作を示し、
（ｃ）はメイン制御処理動作を示す。

【００１７】まず、電流制御処理動作（ａ）について述
べる。電流制御がスタートすると、ステップＳ１でＡＤ
コンバータ・データ変換指令を出し、ステップＳ２でＡ
Ｄコンバータ変換時間をタイマで測定した後、ステップ
Ｓ３でＡＤコンバータ・リード信号３９を発して電流フ
ィードバック信号１１を取込み、ステップＳ４で所定の
電流制御を行ない、この一連の電流制御処理動作が終了
する。

【００１８】そして、位置・速度制御処理動作（ｂ）で
は、位置・速度制御がスタートすると、ステップＳ５で
所定の位置・速度制御を行ない、一連の位置・速度制御
処理動作を終了する。また、メイン制御処理動作（ｃ）
では、メイン制御がスタートすると、ステップＳ６で所
定のメイン制御を行ない、一連のメイン制御処理動作を
終了する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のモ
ータ駆動用制御装置では、電流制御処理がスタートして
から電流フィードバック信号を取扱えるようになるま
で、所定の時間を必要としており、電流制御処理時間の
短縮化を促進する上で障害となる無駄な時間となってい
た。このため、電流制御処理の速度を速くすることがで
きなかった。

【００２０】また、この無駄な時間を含んだ処理を早く
実行するためには、高速処理が可能な特別のＣＰＵを使
用する必要があった。

【００２１】そこで、この発明は、電流制御処理がスタ
ートしてから、すぐに電流フィードバック信号が扱え、
処理時間の無駄が省けるとともに、電流制御の処理時間
を短くし、位置・速度制御、電流制御、及びメイン制御
の各処理をより短い周期で実行できるモータ駆動用制御
装置の提供を課題とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるモータ駆
動用制御装置は、周期的に電機子電流を検出する電流検
出手段と、前記電機子電流の検出値に基づきモータ電流
を制御する電流制御手段と、前記電流制御が開始される
前に前記電機子電流の検出を終了し、電流制御中におい
ては電機子電流の検出が不要となるように電機子電流検
出動作と電流制御開始動作とのタイミングを設定する動
作タイミング設定手段とを具備するものである。

【００２３】

【作用】本発明のモータ駆動用制御装置においては、周
期的に電流制御が開始される前に電機子電流の検出を終
了し、この電機子電流の検出値に基づきモータ電流を制
御し、電流制御中においては電機子電流の検出が不要に
なるものであるから、電流制御の処理動作に時間的な余
裕が生じ、各制御動作の周期を短くできる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明をする。

【００２５】図１は本発明の一実施例であるモータ駆動
用制御装置の動作タイミングを示すタイムチャート、図
２は図１の本発明の一実施例であるモータ駆動用制御装
置の各処理動作を示すフローチャート、図３は本発明の
一実施例であるモータ駆動用制御装置の動作タイミング
と三角波等との関係を示す特性図である。図中、上記従
来例と同一符号及び記号は上記従来例の構成部分と同一
または相当する構成部分を示す。なお、図４及び図５は
従来例と共通である。

【００２６】図のように、本実施例のモータ駆動用制御
装置は、電機子電流の検出動作と電流制御動作とのタイ
ミングを変更したものである。

【００２７】次に、本実施例のモータ駆動用制御装置の
動作を図１乃至図５を用いて説明する。

【００２８】まず、図１において、電流ループ処理部３
４及びその前処理について述べる。本実施例では、電流
ループ処理部３４がスタートする前の処理段階、即ち、
位置・速度ループ処理部３３またはメイン処理部３５の
中で、電流ループ処理部３４に移行する直前にＡＤコン
バータ２５に対しコンバージョン・スタート信号３７を
発し、ＡＤ変換をスタートさせる。そして、ＡＤコンバ
ータ２５がＡＤ変換を完了した後に、電流ループ処理部
３４がスタートするような動作タイミングで各処理動作
を行なう。この場合の電流ループ処理部３４の処理は、
単にＡＤコンバータ２５のデータ、つまり電流フィード
バック信号１１を読取るだけで、後の一連の電流ループ
制御を行なうことができる。したがって、電流ループ処
理部３４の時間ｔ0 が従来例と同一時間とした場合に、
電流フィードバック信号１１を読取った後の電流ループ
制御に使用できる時間は本実施例の方が長時間使用する
ことができる。また、この電流フィードバック信号１１
を読取った後の電流ループ制御に使用する時間を従来技
術の時間と同一にした場合には、電流ループ処理部３４
及び位置・速度ループ処理部３３及びメイン処理部３５
の各処理の動作サイクルが短くなり、全体として高応
答、高速度での制御が可能になる。

【００２９】また、この高応答、高速度で処理できると
ころを従来の処理速度に合わせた場合には、この制御装
置に使用しているＣＰＵとして低速度処理のＣＰＵを使
用することができる。通常、処理速度が低いＣＰＵ程安
価であるため、本実施例の方が従来に比べ安価なモータ
駆動用制御装置となる。

【００３０】続いて、図１の各処理の流れを図２で説明
する。図２は図１の本発明の一実施例であるモータ駆動
用制御装置の各処理動作を示すフローチャートである。

【００３１】図２において、（ａ）は電流制御処理動作
を示し、（ｂ）は位置・速度制御処理動作を示し、
（ｃ）はメイン制御処理動作を示す。

【００３２】まず、電流制御処理動作（ａ）について述
べる。電流制御がスタートすると、ステップＳ１１でＡ
Ｄコンバータ・リード信号３９を発して電流フィードバ
ック信号１１を取込んだ後、ステップＳ１２で所定の電
流制御を行ない、この一連の電流制御処理動作を終了す
る。

【００３３】そして、位置・速度制御処理動作（ｂ）で
は、位置・速度制御がスタートすると、ステップＳ１３
で位置・速度制御の前半部を行ない、ステップＳ１４で
ＡＤコンバータ・データ変換指令を出した後、ステップ
Ｓ１５で位置・速度制御の後半部を行ない、一連の位置
・速度制御処理動作を終了する。

【００３４】また、メイン制御処理動作（ｃ）では、メ
イン制御がスタートすると、ステップＳ１６でメイン制
御の前半部を行ない、ステップＳ１７でＡＤコンバータ
・データ変換指令を出した後、ステップＳ１８でメイン
制御の後半部を行ない、一連のメイン制御処理動作を終
了する。

【００３５】更に、図３のように、各ソフトウェア制御
ループ処理部とＡＤコンバータ２５のコンバージョン・
スタート信号３７のタイミングを比較すると、各電流ル
ープ処理部３４のスタートのタイミングより若干前にコ
ンバージョン・スタート信号３７が出ている。

【００３６】こうして、電流フィードバック信号１１に
必要な電流ループ処理部３４よりも前段階のソフトウェ
ア処理（位置・速度ループ処理部３３、メイン処理部３
５）の部分で、前もって電流サンプリングとしてのＡＤ
コンバータ２５のコンバージョン・スタート信号３７を
出力することにより、電流ループ処理部３４が開始して
すぐに電流フィードバック信号１１を読取ることがで
き、電流制御に使用できる。このため、電流のサンプリ
ングを電流制御処理の開始タイミングの前に行なえ、電
流のサンプリングがデータ化に費す時間による電流制御
の無駄な時間が減少する。

【００３７】このように、本実施例のモータ駆動用制御
装置は、周期的に電機子電流を検出する電流センサ２０
及びＡＤコンバータ２５からなる電流検出手段と、前記
電機子電流の検出値に基づき生成される電流制御信号１
３によりモータ電流３６を制御する電流制御手段と、前
記周期的な電流制御が開始される前に前記電機子電流の
検出を終了し、電流制御中においては電機子電流の検出
が不要になるように図１乃至図３の如く電機子電流検出
動作と電流制御開始動作との各動作処理のタイミングを
設定する動作タイミング設定手段とを備えている。

【００３８】即ち、本実施例のモータ駆動用制御装置
は、周期的に電流制御が開始される前に電機子電流の検
出を終了し、この電機子電流の検出値に基づきモータ電
流を制御し、電流制御中においては電機子電流の検出が
不要なものである。

【００３９】したがって、電流制御の処理動作に時間的
な余裕が生じ、各制御動作の周期を短くできる。特に、
電流検出と電流制御ループ処理部とが分離しているの
で、電流制御ループ処理部中の電流制御に使用する時間
を長時間とることができるので、複雑な制御が可能にな
る。また、従来通りの制御内容の場合には、制御処理動
作が短時間で終了するので、従来に比べ高速度で高応答
な処理を実行できる。更に、処理ステップ数も減少し、
処理速度の遅いＣＰＵを使っても差支えなく、より安価
なモータ駆動用制御装置を実現できる。

【００４０】なお、本実施例の電機子電流検出手段、電
流制御手段、タイミング設定手段の各構成手段は各々ハ
ードウェア回路で構成しても、ソフトウェア処理によっ
て達成しても構わない。また、ソフトウェアを利用して
プログラマブルに可変可能なハードウェア回路によって
達成することもでき、斯かる場合には、電流制御等の処
理周期を変更した場合にも、上記と同様の効果を奏す
る。

【００４１】ところで、上記実施例では、位置ループを
含んだモータ駆動用制御装置について説明をしたが、速
度ループまでの所謂インバータといわれるモータ駆動用
制御装置についても応用でき、同様の目的、効果を達成
できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のモータ駆
動用制御装置は、電機子電流検出手段と、電流制御手段
と、処理タイミング設定手段とを備え、周期的に電流制
御が開始される前に電機子電流の検出を終了し、この電
機子電流の検出値に基づきモータ電流を制御し、電流制
御中においては電機子電流の検出が不要になることによ
り、電流制御の処理動作に時間的な余裕が生じ、各制御
動作の周期を短くできるので、複雑な制御が可能にな
り、高速度で高応答な処理を実行できるとともに、処理
速度の遅いＣＰＵを使用することもできるので、安価な
モータ駆動用制御装置になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例であるモータ駆動用制
御装置の動作タイミングを示すタイムチャートである。

【図２】図２は図１の本発明の一実施例であるモータ駆
動用制御装置の各処理動作を示すフローチャートであ
る。

【図３】図３は本発明の一実施例であるモータ駆動用制
御装置の動作タイミングと三角波等との関係を示す特性
図である。

【図４】図４は本発明の一実施例及び従来例のモータ駆
動用制御装置の制御系を示すブロック図である。

【図５】図５は本発明の一実施例及び従来例のモータ駆
動用制御装置のハードウェア構成を示すブロック回路図
である。

【図６】図６は従来のモータ駆動用制御装置の動作タイ
ミングと三角波等との関係を示す特性図である。

【図７】図７は従来のモータ駆動用制御装置の動作タイ
ミングを示すタイムチャートである。

【図８】図８は図７の従来のモータ駆動用制御装置の各
処理動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

３１位置フィードバック信号変換用回路３３位置・速度ループ処理部３４電流ループ処理部３５メイン処理部３６モータ電流３７コンバージョン・スタート信号３８ＡＤコンバータ変換中信号３９ＡＤコンバータ・リード信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周期的に電機子電流を検出する電流検出
手段と、前記電機子電流の検出値に基づきモータ電流を制御する
電流制御手段と、前記電流制御が開始される前に前記電機子電流の検出を
終了し、電流制御中においては電機子電流の検出が不要
となるように電機子電流検出動作と電流制御開始動作と
のタイミングを設定する動作タイミング設定手段とを具
備することを特徴とするモータ駆動用制御装置。