JPH06121576A - モータの制御方法 - Google Patents

モータの制御方法

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Publication number
JPH06121576A
JPH06121576A JP4270044A JP27004492A JPH06121576A JP H06121576 A JPH06121576 A JP H06121576A JP 4270044 A JP4270044 A JP 4270044A JP 27004492 A JP27004492 A JP 27004492A JP H06121576 A JPH06121576 A JP H06121576A
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JP
Japan
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motor
speed
interrupt
time
time interval
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JP4270044A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Inamoto
潔 稲本
Masato Tokishige
正人 時重
Nobuyuki Ueda
延幸 上田
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Original Assignee
Sharp Corp
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  • Optical Systems Of Projection Type Copiers (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Accessory Devices And Overall Control Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロコンピュータの処理能力を有効に活
用させることができる。 【構成】 モータaを制御するに際して、制御精度が必
要な原稿走査モードではモータ速度指令信号の更新の時
間間隔T1を相対的に短く取り、また、制御精度があま
り必要とされず、高速運転のためにエンコーダパルスに
よる割り込み処理に多くの時間を必要とするリターンモ
ードでは、モータ速度指令信号の更新の時間間隔T2を
相対的に長く取る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、モータの制御方法に関
するものであって、特に複写機の原稿を走査するランプ
ユニット用のモータの運転等、いくつかの加速、等速、
減速の運転モードを含み、それぞれのモードでの運転速
度が異なり、又、要求される速度あるいは位置制御の正
確さもモード毎に異なるようなモータ制御の利用分野に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】今日、正確な速度あるいは位置の制御を
行う必要のあるモータの制御装置にマイクロコンピュー
タが使用されることが多くなってきた。マイクロコンピ
ュータを用いたモータ制御は、ステッピングモータ等の
オープンループ制御を行うモータに留まらず、DCモー
タや誘導モータ等のフィードバック制御を必要とするモ
ータにも用いられている。
【0003】図10は、このようなフィードバック制御
にマイクロコンピュータを用いて制御を行う場合の制御
システムの構成例を示している。フィードバックされる
情報は、速度あるいは位置、もしくはその両方である。
図10の制御システムでは、モータ10の位置あるいは
速度の情報はモータ軸12に取り付けられたエンコーダ
14によって検出される。
【0004】すなわち、モータ軸12が一定角度回転す
る毎にエンコーダ14からパルスが出力されるので、そ
のパルス信号をマイクロコンピュータからなる中央処理
ユニット(CPU)16の入力ポートに入力する。CP
U16は、まず、入力されたパルスの時間間隔からモー
タの速度を求め、また、入力パルス数の累計に1パルス
当たりの移動距離を掛けることによって位置を求めるこ
とができる。これら速度や位置の演算はマイクロコンピ
ュータの内部で行われる。
【0005】次いで、目標とする速度あるいは位置を求
め、その速度あるいは位置と現在のモータ10の速度あ
るいは位置との誤差を求める。この誤差に基づいて、モ
ータ10に駆動電力を供給するドライバー回路18への
速度指令信号を変えて、モータ10が目標速度あるいは
位置に追従するように制御を行う。なお、速度指令信号
は、例えばDCモータの制御の場合、周期が一定でON
/OFFの比が可変であるPWM(パルス幅変調)信号
によってモータに伝達することができる。PWMの周期
をモータの応答速度に対して十分短く取れば、モータは
ON/OFFの平均値で制御されるためである。
【0006】モータ制御の例として、複写機の原稿走査
のための光学系を駆動するモータにおいてのモータ制御
について説明する。この光学系駆動の運転パターンは、
図11に示すようなMODE1〜MODE6の各モード
の往復運転に制御される。図11において、MODE1
は原稿を走査する速度までスキャナを加速するモード、
MODE2は原稿を走査するモード、MODE3は走査
を終えて減速するモード、MODEはスキャナをスター
ト位置に戻すための動作(リターン)の加速モード、M
ODE5はリターン時の規定速度に達した後の等速運転
モード、MODE6は等速運転を終えて停止するまでの
減速モードである。
【0007】これらの運転モードのうち、特に制御精度
が要求されるのは原稿走査中のMODE2である。この
MODE2では、原稿の画像を光学系を通して、別の駆
動モータによって駆動されている感光体上に結像させる
必要があるため、スキャナは正確に一定速度で移動しな
ければならない。それに比べて他のモードでは、比較的
に、要求される制御精度は低い。このスキャナを駆動す
るためのモータ制御は以下のようにして行われる。
【0008】モータにはエンコーダが取り付けられてお
り、図12の(a)に示すように、マイクロコンピュー
タからなるCPU16により、エンコーダ信号から速度
指令信号を演算する。エンコーダからのパルス入力はマ
イクロコンピュータの演算とは非同期に発生するため
に、マイクロコンピュータの割り込み処理機能を使用し
てパルス入力を演算処理している。即ち、図12の
(b)に示すように、パルス入力があった場合に一時的
にそれまで実行中の処理を中断して、位置を保持してい
るカウンタを更新し(s101)、速度演算のためにパ
ルス発生時間を保持しているレジスタの値を更新する
(s102)。
【0009】しかしながら、目標の位置・速度の計算と
誤差の計算、それに続いて行う速度指令信号の更新は、
パルス入力の割り込み処理中では行わず、図12の
(c)に示すように、それとは別の一定時間毎に発生す
るタイマ割り込み中で計算される。即ち、入力されたパ
ルスの時間間隔からモータの速度を求め(s111)、
目標とする速度を求め、その速度と現在のモータ10の
速度との誤差を求める(s112)。この誤差に基づい
て、モータ10に駆動電力を供給するドライバー回路1
8の速度指令信号(PWM信号)を更新して(s11
3)、モータ10が目標速度になるように制御を行う。
【0010】前記のようにエンコーダ信号からの位置・
速度計算はエンコーダ割り込みで行い、目標位置・速度
及び誤差の計算は、タイマ割り込みで行うのは、以下の
理由による。即ち、エンコーダ割り込みが発生する時間
間隔はモータの回転速度に逆比例する。つまり、モータ
が高速回転しているときは割り込みの時間間隔が短く、
反対に低速回転しているときは割り込みの時間間隔が長
い。これを運転パターンに当てはめて考えると、MOD
E1〜3では割り込みの時間間隔が長く、MODE4〜
6では割り込みの時間間隔が短い。走査時とリターン時
の割り込み時間の間隔比は、走査時の移動速度とリター
ン時の移動速度の比に等しく、通常は3〜4倍程度であ
る。
【0011】一方、モータの応答速度は運転速度に対し
てほぼ一定である。従って、モータの速度指令信号の演
算と更新は、ほぼ一定時間毎に行えば良い。また、モー
タの機械的な応答速度は通常数10m秒程度である。そ
こで、PWM信号の更新時間の間隔をこれよりも充分早
い数m秒程度に設定すれば、連続的にフィードバックを
行っている場合と変わりのない特性が得られる。
【0012】従って、エンコーダ信号に基づく速度、位
置の計算のみをエンコーダパルスによる割り込みで行
い、目標速度あるいは目標位置と、それに対する誤差計
算及び速度指令信号であるPWMのON/OFF比の計
算は、一定時間毎に行うことがマイクロコンピュータの
処理能力を有効に活用する上で合理的な構成である。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】例えば複写機におい
て、前記従来の方法でスキャナを駆動するモータの制御
を行った場合、原稿走査時もリターン時もモータのPW
M信号を更新する時間間隔は同じになる。しかしなが
ら、原稿走査時に比べ、リターン時は速度が速いために
エンコーダパルスによる割り込みが頻繁に起こり、その
処理を行うための時間が走査時よりも多くとられる。そ
のため、マイクロコンピュータの処理能力はリターンの
最速時にも演算能力を越えないようにする必要がある。
【0014】ところが、一方で制御精度が最も要求され
るのは原稿を走査している走査時であり、本来ならばこ
のモードでマイクロコンピュータの能力を最大限に発揮
させて正確な制御を行うべきであるのに、十分にマイク
ロコンピュータの能力を発揮させていないという問題点
があった。
【0015】本発明は以上のような点に鑑みてなされた
ものであって、モータ制御装置のマイクロコンピュータ
の能力を有効に活用し得るモータの制御方法を提供する
ことを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、タイマ等の手
段を用いてほぼ一定時間毎にモータの速度指令信号を更
新するようにしたモ−タの制御方法において、加速、等
速、減速等の各制御モ−ドに応じて速度指令信号の更新
の時間間隔を変えることにより、前記課題を解決するも
のである。
【0017】
【作用】本発明においては、モ−タの制御方法におい
て、加速、等速、減速等の各制御モ−ドに応じて速度指
令信号の更新の時間間隔を変える。したがって、例え
ば、図1に示す複写機において、モータを制御するに際
して、制御精度が必要な原稿走査モードではモータ速度
指令信号の更新時間の間隔T1を相対的に短く取り、ま
た、制御精度があまり必要とされず、高速運転のために
エンコーダパルスによる割り込み処理に多くの時間を必
要とするリターンモードでは、モータ速度指令信号の更
新時間の間隔T2を相対的に長く取ることにより、マイ
クロコンピュータの処理能力を有効に活用させることが
できる。なお、本発明において、前記更新時間間隔を変
えるに際して、モータに要求される制御に応ずるような
ものであれば、自由な更新時間間隔とし得る。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図1は、本発明の実施例に係るモータ制御
装置を示している。該モータ制御装置は、該複写機の原
稿走査用のスキャナを駆動するモータ(実施例ではDC
モータ)aの制御のためのものである。
【0019】図1に示すように、モータaの軸にはエン
コーダbが取り付けられており、そのエンコーダbの信
号経路は、制御基板c上のCPUの入力へ接続されてい
る。また、モータaの軸にはプーリ(図示省略)が取り
付けられ、プーリに巻かれたワイヤ(図示省略)の先に
はスキャナのランプユニットdが接続されている。これ
らワイヤとプーリによって、モータaの回転運動は直線
運動に変換され、スキャナのランプユニットdを往復運
動させる。
【0020】CPUはエンコーダ信号に基づきPWM信
号を出力する。モータaの駆動は、CPUの出力PWM
信号によってスイッチングされるフルブリッジ・ドライ
バ(4個のトランジスタでモータを正転・逆転させるド
ライバ)eによって行われる。
【0021】実施例では、PWM信号の周期がモータa
の応答速度よりも十分早く設定してあるので、モータa
は電源電圧にPWMのON時間比を掛けた電圧に等しい
直流電圧で駆動された場合に等しい動きをする。DCモ
ータは引加された電圧に比例した速度で回転する特性を
もっているので、PWM信号のON/OFF比を変える
ことによって、それに比例してモータaの速度を変える
ことが出来る。
【0022】モータaの運転パターンは前記図11のパ
ターンに等しい。実施例では、このような運転の制御を
行うためのソフトウェアのフローチャートは、図2〜9
に示すものとなる。
【0023】図2は、タイマ割り込み時間間隔T1,T
2の設定から、モータaが始動→運転→停止により至る
までの全体的なフローである。すなわち、タイマ割り込
み時間間隔T1,T2の設定をあらかじめ行って(s2
01,s202)、始動スイッチがONならば、スキャ
ナのモータaの制御を次の各MODE1〜6に応じて行
う(s203〜s205)。
【0024】MODE1〜MODE3はスキャナを走査
させることに関するモータaの制御モードであり、走査
制御モードという。まず、MODE1の加速時には、目
標の速度に達するまでPWM信号のON時間を一定量づ
つ増加させる。速度が目標に達した後はMODE2の走
査の等速度運動に移る。MODE2ではエンコーダのパ
ルス間隔と目標速度を比較し、その誤差に応じてPWM
信号のON時間を変えて、モータaが等速度運動するよ
うに制御する。MODE3ではPWM信号を全期間OF
Fにして減速させる。
【0025】MODE4〜MODE6はスキャナをリタ
ーンさせることに関するモータaの制御モードであり、
リターン制御モードという。MODE4のリターン時の
加速時には、モータaの駆動を逆方向にし、モータaの
速度が目標の速度に達するまでPWM信号のON時間を
一定量ずつ増加させる。速度が目標に達した後はMOD
E5の等速度運動に移る。
【0026】MODE5ではエンコーダのパルス時間間
隔(実際の速度)と目標速度を比較し、その誤差に応じ
てPWM信号のON時間を変えている。
【0027】MODE6ではモータaの駆動を反転し、
一定のPWM信号で逆転ブレーキをかける。エンコーダ
bの出力パルス間隔が一定以上になったことを検出し、
PWM信号をOFFにしてモータの駆動を切り、停止さ
せる。
【0028】以上のようなMODE1〜MODE6の制
御を行うためのソフトウェアのフローは、図3〜図9に
示すようなものである。
【0029】図3の(a)は、エンコーダのパルスによ
る割り込み処理を示している。エンコーダ割り込み中で
は、システムタイマの値を読んで現在の時刻を知り(s
211)、この現在の時刻を、FIFO(先入れ先出
し)で割り込み時刻を保持している割り込み時刻バッフ
ァにストアする(s212)。そして、位置カウンタを
スキャナの進行方向に応じて、+1または−1とする
(s213〜s215)。進行方向が走査方向と同じで
あれば+1、走査方向と異なれば−1とする。図3の
(b)は、タイマ割り込みによって各モードに割り込む
フローを示している。この場合、MODECNT(モー
ドカウンタ)の内容に応じて各モードの割りこみ処理に
ジャンプする(s221)。
【0030】図4は、MODE1でタイマ割り込みした
際の速度計算処理のフローを示している。このフローに
おいて、モータaのスタート直後に、あらかじめ設定さ
れたパルス間隔と速度の倍率から目標の速度すなわちエ
ンコーダbのパルス時間間隔の目標を求め、また、用紙
サイズから走査すべき距離を計算する(s311〜s3
14)。次いで、割り込み時刻バッファから前回と前々
回のエンコーダ割り込み時刻を読みだしその差(割り込
み時間間隔:モータaの実際の速度に相当)を計算する
(s314)。
【0031】次いで、前記目標パルス時間間隔と割り込
み時間間隔を比較することにより、実際の回転速度が目
標回転速度より遅くなっているか否かを判断する(s3
15)。もしも、割り込みの時間間隔がパルス目標時間
間隔よりも長くて実際の回転速度が目標回転速度より遅
くなっているならば、モータを加速するべくPWM信号
のON時間を一定量(例えば+1)増やす(s31
6)。またもしも、割り込みの時間間隔が目標パルス時
間間隔よりも長くなくて実際の回転速度が目標回転速度
より遅くはなっていなければ、MODE2での計算のた
めにPWM信号のON時間をレジスタPrefに記憶し
(s317)、MODECNTに2をストアし次回割り
込み時はMODE2を実行する(s318)。最後に次
回の処理を行うまでの時間間隔T1のカウントを開始さ
せてタイマ割り込み予約をし、MODE1の割り込み処
理を終了する(s319)。
【0032】図5は、MODE2におけるタイマ割り込
み中の速度計算のフローを示している。前記割り込み時
刻バッファから前回と前々回のエンコーダ割り込み時刻
を読みだし割り込み時間間隔を計算する(s401)。
次いで、MODE1で目標パルス時間間隔を求めている
ので、この目標パルス時間間隔と前記割り込み時間間隔
を比較し、それらの誤差ΔEを求める(s402)。次
いで、割り込み時間間隔が目標パルス時間間隔よりも長
くて、実際の回転速度が目標回転速度より遅くなってい
るか否かを判断する(s403)。遅くなっているなら
ば、その誤差ΔEに定数Kpを乗じたものを、MODE
1でレジスタPrefに記憶したPWM信号のON時間
に加えてPWMのON時間を増やし(s404)、一
方、遅くないならばON時間から減じて(s405)、
更新する。
【0033】次いで、位置カウンタの値が所定の走査距
離に対応する値よりも大きくなって、スキャナが走査距
離に達したか否かを判断する(s406)。判断の結
果、走査距離に達しているならば、PWM信号を全期間
OFFにして(s407)、MODECNTに3をスト
アし、次回割り込みはMODE3を実行する(s40
8)。走査距離に達していないならば、s409に流れ
る。最後に次回の処理を行うまでの時間間隔T1のカウ
ントを開始させてタイマ割り込み予約をし、MODE2
の割り込み処理を終了する(s409)。
【0034】図6は、MODE3におけるタイマ割り込
み中の処理のフローを示している。このフローでは、ま
ず、PWM信号を0として、モータaの駆動を停止する
(s501)。次いで、前記割り込み時刻バッファから
前回と前々回のエンコーダ割り込み時刻を読みだし割り
込み時間間隔を計算する(s502)。次いで、前記目
標パルス時間間隔と割り込み時間間隔を比較することに
より、実際の速度が目標の所定速度より遅くなっている
か否かを判断する(s503)。遅いならば、モータの
駆動方向に設定し(s504)、MODECNTに4を
ストアし次回割り込みはMODE4を実行する(s50
5)。最後に次回の処理を行うまでの時間間隔をT1か
らT2(T2>T1)に変更し、該時間間隔T2のカウ
ントを開始させてタイマ割り込み予約をし、MODE2
の割り込み処理を終了する(s506)。一方、遅くな
いならば、時間間隔T1のカウントを開始させて次回タ
イマ割り込み予約をし、割り込み処理を終了する。(s
507)。
【0035】図7は、MODE4におけるタイマ割り込
み中の処理のフローを示している。このフローでは、ま
ず、前記割り込み時刻バッファから前回と前々回のエン
コーダ割り込み時刻を読みだし割り込み時間間隔を計算
する(s601)。次いで、前記目標パルス時間間隔と
割り込み時間間隔を比較することにより、実際の速度が
目標速度より遅くなっているか否かを判断する(s60
2)。もし、割り込み時間間隔が目標よりも長ければP
WMのON時間を一定量(例えば+4)増やす(s60
3)。一方もし、割り込み時間間隔が目標値よりも短け
ればMODECNTに5をストアし次回割り込み時はM
ODE5を実行する(s604)。最後に次回の処理を
行うまでの時間間隔T2のカウントを開始させて次回タ
イマ割り込み予約をし、割り込み処理を終了する(s6
05)。
【0036】図8は、MODE5におけるタイマ割り込
み中の処理フローを示している。このMODE5では、
PWM信号のON時間は一定のままである。まず、位置
カウンタの値を読み(s701)、これが一定の値より
も小さくなった場合、(すなわち所定の距離よりも停止
位置に近づいた場合)モータの駆動方向を逆転させ(す
なわち走査方向に設定:s703)、PWM信号を一定
のON時間(例えばブレーキ用のON時間)に設定し、
逆転ブレーキをかける(s704)。次いで、MODE
CNTに6をストアし次回割り込み時はMODE6を実
行する(s705)。s705の処理後あるいは前記位
置カウンタの値が一定の値よりも大きい場合、次回の処
理を行うまでの時間間隔T2カウントを開始し、割り込
み処理を終了する(s706)。
【0037】図9は、MODE6におけるタイマ割り込
み中の処理フローを示している。まず、前記割り込み時
刻バッファから前回と前々回のエンコーダ割り込み時刻
を読みだし割り込み時間間隔を計算する(s801)。
次いで、割り込み時間間隔から実際の速度を知りこの速
度が所定速度より遅いか否かを判断する(s802)。
判断の結果、遅くないならばPWM信号のON時間を一
定量づつ減らしてゆき(s806)、次回の処理を行う
までの時間間隔T2のカウントを開始させて次回タイマ
割り込み予約をし(s807)、所定の最小値になるま
で、それを繰り返す。また、前記判断の結果、遅いなら
ば位置カウンタの値を調べ(s803)、位置カウンタ
の値が所定の値よりも小さくなったならばPWM信号を
全期間OFFにする(s804)。次いで、MODEC
NTを0にし次ぎの操作開始命令を待つ(s805)。
なお、位置カウンタの値が所定の値よりも小さくなるま
でs807の処理を行う。
【0038】以上のように、本実施例では走査制御時
(MODE1〜MODE3のタイマ割り込み)はタイマ
割り込みの時間間隔をT1に、リターン制御時(MOD
E4〜MODE6のタイマ割り込み)はタイマ割り込み
の時間間隔をT2に設定している。これによって、頻繁
にエンコーダパルスにより割り込みを処理を行わなけれ
ばならないリターン制御時にはタイマ割り込みの処理を
行う時間を少なくし、割り込み処理量がCPUの処理能
力を越えないようにしている。もちろん、PWM信号の
更新時間の間隔が走査時に比べて長いので制御精度は悪
くなっているが、リターンの動作には正確な速度制御は
要求されていないので実用上問題は生じない。なお、前
記実施例においては、タイマ割り込みの時間間隔を走査
制御時にT1、リターン制御時にT2とし、T1<T2
としていた。しかしながら、本発明はこれに限定され
ず、設定する速度指令信号の更新間隔(実施例ではタイ
マ割り込み時間間隔)は、モータに所望される制御に応
じて自由に取り得るものである。また、モータの運転モ
ードは前記のMODE1〜MODE6に限定されないこ
とはもちろんである。
【0039】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
マイクロコンピュータの処理能力を有効に活用させるこ
とができると言う優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施例に係る複写機の構成説
明図である。
【図2】図2は、図1の複写機のモータ制御の全体説明
フローチャートである。
【図3】図3は、図1の複写機のモータ制御の割り込み
制御の説明フローチャートであり、(a)はエンコーダ
割り込み、(b)はタイマ割り込みを示す。
【図4】図4は、図1の複写機のモータ制御のMODE
1におけるタイマ割り込み説明フローチャートである。
【図5】図5は、図1の複写機のモータ制御のMODE
2におけるタイマ割り込み説明フローチャートである。
【図6】図6は、図1の複写機のモータ制御のMODE
3におけるタイマ割り込み説明フローチャートである。
【図7】図7は、図1の複写機のモータ制御のMODE
4におけるタイマ割り込み説明フローチャートである。
【図8】図8は、図1の複写機のモータ制御のMODE
5におけるタイマ割り込み説明フローチャートである。
【図9】図9は、図1の複写機のモータ制御のMODE
6におけるタイマ割り込み説明フローチャートである。
【図10】図10は、従来のモータ制御装置の構成説明
図である。
【図11】図11は、従来のモータ制御の説明図であ
る。
【図12】図12は、従来のモータ制御の説明図であ
り、(a)が信号図、(b)がエンコーダ割り込みのフ
ローチャート、(c)がタイマ割り込みのフローチャー
トである。
【符号の説明】
a モータ b エンコーダ c CPU(マイクロコンピュータ)を搭載した制御基
板 d ランプユニット e フルブリッジ・ドライバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 3/12 305 E 9179−3H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タイマ等の手段を用いてほぼ一定時間毎
    にモータの速度指令信号を更新するようにしたモ−タの
    制御方法において、 加速、等速、減速等の各制御モ−ドに応じて速度指令信
    号の更新の時間間隔を変えることを特徴とするモータの
    制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08185226A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Yoshikatsu Naito 外乱追従式位置決め制御方法
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JP2013247856A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd モータ速度制御装置及びその方法

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