JPH0591773A

JPH0591773A - モータ速度制御装置

Info

Publication number: JPH0591773A
Application number: JP3243072A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yamaguchi; 修山口; Soichiro Fujioka; 総一郎藤岡; Michifumi Nishida; 理史西田; Yoshitoshi Gotou; 芳稔後藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1991-09-24
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】モータの回転速度を可変する際の時間遅れやオ
ーバーシュートをなくし、制御特性を大幅に改善する。【構成】速度指令発生手段１の出力を微分手段９で微
分することにより、モータ７を加減速するのに必要とす
るトルクに相当する値を求める。この結果をモータ駆動
回路６の入力部分にて加算手段１０を用いてフィードフ
ォワード的に位相補償手段５の出力と加え合わせること
により、モータの加減速に必要なトルクをフィードバッ
クループに頼らずに発生させることができるため、制御
特性を大幅に改善できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビデオテープレコーダな
どの磁気記録装置等に使用されるモータの速度制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器が多機能になり、その中
に使用されるモータの速度制御への要求が高まりつつあ
る。以下、図面を見ながら上述した従来のモータ速度制
御装置の一例について説明する。

【０００３】従来のモータ速度制御装置では、（図５）
に示すように速度指令発生手段１にて速度指令電圧を発
生させ、周波数変換手段２にて周波数に変換し、その周
波数出力を計数手段３にて計数し、その出力をデジタル
ーアナログ変換手段４にてアナログ信号に変換し、位相
補償手段５、モータ駆動回路６を経由して、モータを駆
動しており、一方、モータの周波数発電機８（以下、Ｆ
Ｇと記載する。）の出力は計数手段３のもう一方の入力
端子に入力されていた。

【０００４】速度指令発生手段１にて速度指令が出力さ
れると、周波数変換手段２の出力にはｆ１という周波数
をもつパルスが出力される。計数手段３はこのパルスを
計数値が増加するように計数するため、デジタルーアナ
ログ変換手段４の出力はしだいに大きくなり、位相補償
手段５、モータ駆動回路６を通じてモータ７に回転トル
クが発生する。すると、モータ７は回転し始め、モータ
７のＦＧ出力に周波数ｆ２をもったパルスが発生する。
計数手段３はこのＦＧ出力を計数値が減少するように計
数するため、周波数変換手段２の出力パルスを計数する
ことによる計数値の増加は打ち消され、結果としてＦＧ
出力の周波数ｆ２は周波数変換手段２の出力周波数ｆ１
と等しくなるようにモータ７が回転する。

【０００５】（図６）はこの従来例の伝達関数を示すブ
ロック図である。ここで、Ｅｉは速度指令電圧、Ｋ１は
周波数変換手段２における電圧ー周波数変換係数、Ｋ２
／Ｓは計数手段３とデジタルーアナログ変換手段４のト
ータルの伝達関数、Ａ（Ｓ）は位相補償手段５における
伝達関数、ｇｍはモータ駆動回路６における電圧ー電流
変換係数、ＫＴはモータ７の電流ートルク変換係数、Ｊ
はモータ７の慣性モーメント、Ｋ３はモータ回転角速度
ーＦＧ周波数変換係数である。

【０００６】速度指令入力Ｅｉとモータ回転角速度ωの
関係を（数１）に示す。

【０００７】

【数１】

【０００８】ここで、Ａ（Ｓ）を（数２）のようにする
と、（数１）は（数３）のように表わすことができる。

【０００９】

【数２】

【００１０】

【数３】

【００１１】従って、固有角振動数ωｎ、制動係数ξを
適切に設定すれば、速度指令Ｅｉにより、回転角速度ω
を制御することが可能であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、系の応答は基本的に二次の系になるた
め、（図７）に示すように時間とともに速度指令Ｅｉを
直線的に変化させた場合、回転角速度ωは少し遅れて立
ち上がり、Ｅｉの増加をやめた場合には、ωはオーバー
シュートし、指令通りに動作させるのが難しく、オーバ
ーシュートを嫌うような目的には適用することが困難で
あった。

【００１３】本発明は上記問題点に鑑み、速度指令の変
化に対しても時間遅れやオーバーシュートの発生がない
制御特性の優れたモータ速度制御装置を提供することを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のモータ速度制御装置は、速度指令を微分し
てモータを加減速するのに必要とするトルクに相当する
値をつくり、トルク指令に加算することにより、モータ
を制御するものである。

【００１５】

【作用】本発明は上記した構成により、速度指令に応じ
て加減速に必要なトルク指令値を求め、フィードフォワ
ード的にモータ駆動回路に印加するため、加減速時にフ
ィードバックループで必要なトルクを発生させる必要が
なく、オーバーシュートや時間遅れが発生しない。従
って、速度指令とモータの実際の回転速度をかなり精度
良く一致させることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例のモータ速度制御装
置について図面を参照しながら説明する。（図１）は本
発明の一実施例のモータ速度制御装置の構成図を示すも
のである。

【００１７】（図１）において、１はモータの回転速度
を指令する速度指令発生手段である。速度指令発生手段
１の出力１０１は周波数変換手段２の入力端子２０１に
入り、周波数に変換され、出力端子２０２に出力され
る。出力端子２０２は計数手段３の一方の入力端子３０
１に入力され、計数手段３にて計数値が増加するように
計数され、出力端子３０３より出力される。出力端子３
０３は、デジタルーアナログ変換手段４の入力端子４０
１に接続され、アナログ信号に変換されて出力端子４０
２に出力される。出力端子４０２は位相補償手段５の入
力端子５０１に入力され、位相補償されて出力端子５０
２に出力される。出力端子５０２は加算手段１０の一方
の入力端子１００１に入力される。

【００１８】一方、速度指令発生手段１の出力端子１０
１は微分手段９の入力端子９０１に接続され、微分され
て出力端子９０２に出力される。出力端子９０２は、加
算手段１０の他方の入力端子１００２に接続され、加
算手段により位相補償手段５の出力と微分手段９の出力
は加算され、出力端子１００３に出力される。出力端子
１００３はモータ駆動回路６の入力端子６０１に接続さ
れ、モータ７にトルクを発生させ、モータ７が回転する
とモータ７の周波数発電機８の出力端子８０１よりＦＧ
パルスが得られる。出力端子８０１は、計数手段３のも
う一方の入力端子３０２に入力され、計数手段３の計数
値を減少させるように計数される。この伝達関数をブ
ロック図に示すと（図２）のようになる。ここで、Ｋ４
Ｓは微分手段９の微分特性である。

【００１９】速度指令Ｅｉとモータ回転角速度ωの関係
は、（数４）のように表わすことができる。

【００２０】

【数４】

【００２１】以上の数式（数４）において、Ｋ４をＫ４＝（Ｋ１／Ｋ３）／（ｇｍ・ＫＴ／Ｊ）のように設定すると、（数４）は ω／Ｅｉ＝Ｋ１／Ｋ３のようになる。

【００２２】つまり、速度指令Ｅｉと回転角速度ωの関
係はＫ１／Ｋ３というＳを含まない定数式によって表わ
すことができる。

【００２３】速度指令Ｅｉを時間とともに直線的に変化
させたときの回転角速度ωの変化を（図３）に示す。
（図３）でわかるように、回転角速度ωは速度指令Ｅｉ
に対し、時間遅れやオーバーシュートがなく精度良く制
御される。

【００２４】（図４）は本発明の他の実施例を示すもの
であって、加算手段１０は演算増幅器１０１０、抵抗１
０１１，１０１２，１０１３，１０１４より構成されて
いる。抵抗１０１１，１０１２，１０１３，１０１４の
それぞれの抵抗値をＲ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７とし、Ｒ４
＝Ｒ５＝Ｒ６＝Ｒ７とする。微分手段９は演算増幅器９
１０，９１５、コンデンサ９１１、抵抗９１２，９１
３，９１４より成り立っている。

【００２５】ここで、コンデンサ９１１の容量をＣ、抵
抗９１２，９１３，９１４の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ
２，Ｒ３とし、Ｒ２＝Ｒ３とすると、Ｋ４はＫ４＝ＣＲ１のように表わすことができ、ＣをＣ＝（Ｋ１／Ｋ３）／（Ｒ１・ｇｍ・ＫＴ／Ｊ）のように設定すると、ω／ＥｉはＫ１／Ｋ３となり、速
度指令Ｅｉに対し、回転角速度ωは直線的に変化させる
ことができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、速度指令
に応じて加減速に必要なトルク指令値を求め、フィード
フォワード的にモータ駆動回路に印加するため、回転速
度を変化させる場合の加減速時に、フィードバックルー
プで必要なトルクを発生させる必要がなく、オーバーシ
ュートや時間遅れが発生しない。従って、速度指令と
モータの実際の回転速度をかなり精度良く一致させるこ
とができ、実用上、きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のモータ速度制御装置の構成
図

【図２】（図１）の実施例における伝達関数を示すブロ
ック図

【図３】（図１）の実施例における速度指令とモータの
回転速度の関係を示すグラフ

【図４】本発明の他の実施例のモータ速度制御装置の構
成図

【図５】従来のモータ速度制御装置の構成図

【図６】（図５）のモータ速度制御装置の伝達関数を示
すブロック図

【図７】同モータ速度制御装置の速度指令とモータの回
転速度の関係を示すグラフ

【符号の説明】

１速度指令発生手段２周波数変換手段３計数手段４デジタルーアナログ変換手段５位相補償手段６モータ駆動回路７モータ８周波数発電機９微分手段１０加算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤芳稔大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータと、前記モータの回転速度に対応
した周波数を発生させる周波数発電機と、前記モータの
回転速度を指令する速度指令発生手段と、前記速度指令
発生手段の出力に対応した周波数を発生させる周波数変
換手段と、前記速度指令発生手段の出力を微分する微分
手段と、前記周波数発電機の出力または前記周波数発生
手段の出力の一方で計数値を増加させ、他方で計数値を
減少させる計数手段と、前記計数手段の出力をアナログ
信号に変換するデジタルーアナログ変換手段と、前記デ
ジタルーアナログ変換手段の出力を位相補償する位相補
償手段と、前記位相補償手段の出力と前記微分手段の出
力を加算する加算手段と、前記モータを駆動するための
モータ駆動回路を有し、前記加算手段の出力により前記
モータ駆動回路を制御するように構成したことを特徴と
するモータ速度制御装置。