JPH0686579A

JPH0686579A - モータの速度制御回路

Info

Publication number: JPH0686579A
Application number: JP4231731A
Authority: JP
Inventors: Harunori Kato; 晴紀加藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1994-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】各種機器に使用されるモータの制御性や応答
性を全く損なうことなく、起動特性を自由に変更でき、
設計変更自体も容易でかつ安価な構成とする。【構成】速度誤差電圧Ｖｉが入力される演算増幅器４
の反転入力側に、同時に抵抗器Ｒ₃を接続し、抵抗器Ｒ₃
はトランジスタ６を介し接地されている。トランジスタ
６のベースはモータの起動指令信号８にてトリガー動作
するタイマー回路７の出力に接続される。モータの起動
指令信号８から所定時間Ｔの間、タイマー回路７の出力
はＨｉｇｈで、トランジスタ６はＯＮし、抵抗器Ｒ₃は
接地される。その後、所定時間Ｔが経過するとタイマー
回路７の出力はＬｏｗとなり、トランジスタ６はＯＦＦ
する。これにより、モータ起動時とほぼ定速制御時の制
御ゲインを切り替えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータの速度制御回路
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、モータの速度制御は回転速
度と、設定目標速度とを比較し、その誤差が０となるよ
うにフィードバック制御される。このとき、前述した制
御系のゲインはモータ自体の特性，制御すべき回転速
度，モータに印加される負荷，外乱等々を考慮し決定さ
れる。

【０００３】一般には、制御系のゲインを上げると発振
や振動が大きくなり、制御上の安定性が悪化し、制御系
のゲインを下げると前述した不具合は解決されるもの
の、その反面、応答性が劣化したり、制御範囲が狭くな
る等の弊害が発生する。したがって、制御系のゲイン
は、実際は回転むらが小さく、かつ応答性が早くなるよ
うな最適値に設定されることとなる。

【０００４】一方、モータの起動特性は、モータ自体の
トルク特性，負荷系全体の機械的時定数および前述した
制御系のゲインによって決定されることとなるが、必要
によって起動特性を早めたり、遅くしたい場合には前述
したモータ自体のトルク特性や、負荷系全体の機械的時
定数を変更して対処する方法や、マイコン等により、モ
ータの加速特性を目標値に対して時々刻々計算補正し、
トルク指令値を与え、所定の起動特性を得るソフトウェ
アサーボによる速度制御方式等が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法では、起動特性を変更するためには、その
都度モータ自体のトルク特性や、使用される機器も含め
た負荷系全体の機械的時定数の設計変更が必要となり、
変更に伴う設計コストや、場合によってはモータ自体が
汎用性を損なうような変更も必要となり、大幅にコスト
が増大してしまうという問題点を有していた。

【０００６】したがって実際には、大きな範囲での起動
特性の変更は前述したように、機械的な設計変更により
対応せざるを得ないが、僅かな範囲での起動特性の変更
は前述したモータの速度制御ゲインを変更し、起動特性
を優先した制御系のゲインの選定を行い、その結果、回
転むら等の制御性や、応答性を多少犠牲にするという電
気的設計変更により対応されている。

【０００７】ただし、この方法では前述した制御性や、
応答性を本来性能より悪化させることとなり、またこの
問題より、制御ゲインを大幅に変更することはできない
ため、起動特性の変更の自由度は狭い範囲内に限られ
る。

【０００８】一方、マイコン等のソフトウェアサーボに
よる速度制御方式では、起動特性等の変更は自由に行え
るものの、経済コストが高いのが現状である。

【０００９】本発明は上記点に鑑み、モータの制御性や
応答性を全く損なうことなく、起動特性を自由に変更で
き、設計変更自体も容易で、かつ安価なモータの速度制
御回路を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のモータの速度制御回路は、速度誤差信号か
らトルク指令値を得る制御系のゲインを、モータの起動
時と、ほぼ定速制御時で切り替える手段を有し、前記制
御系のゲインの切り替えは、モータの起動時から一定時
間経過したことを判別するタイマー回路、もしくはモー
タの回転数が所定の回転数範囲内に達したことを判別す
る回転数判別回路からの判定信号で切替指令される構成
を有している。

【００１１】

【作用】本発明によれば、モータの起動時と、ほぼ定速
制御時の制御系のゲインを別々に設定できるため、定速
制御時の制御系のゲインに支配されることなく、起動時
の制御系のゲインを独立して設定できる。

【００１２】これにより、起動時の制御系のゲインを自
由に変更することが可能となり、機械的仕様を変更する
ことなく、要求される起動特性を得ようとするものであ
る。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例におけるモータ
の速度制御回路ブロックを示すものである。図１におい
て、１はモータの回転速度を検出し得られたモータの速
度信号、２はモータの制御速度を設定する速度基準信
号、３は上記モータの速度信号１と速度基準信号２の両
者を比較して速度誤差信号を得る比較器で、この速度誤
差信号は抵抗器Ｒ₁を介して速度誤差電圧Ｖ_iとして演算
増幅器４の反転入力側に与えられ、演算増幅器４の出力
からは、抵抗器Ｒ₂にて、フィードバックされている。
また、演算増幅器４の非反転入力側には、基準電圧Ｖ_a
が与えられている。

【００１４】トルク指令値５は前記基準電圧Ｖ_aと速度
誤差電圧Ｖ_iを比較増幅することより得られ、トルク指
令電圧Ｖ_oが低くなるほど、モータに通電する電力量を
増す方向、すなわちモータを加速するように制御される
構成としている。

【００１５】一方、前記演算増幅器４の反転入力側に
は、前述抵抗器Ｒ₁と共に、抵抗器Ｒ₃が接続されてお
り、Ｒ₃はトランジスタ６を介し接地されている。また
トランジスタ６のベースはモータの起動指令信号８にて
トリガー動作するタイマー回路７の出力に接続されてお
り、前記タイマー回路７の出力は、モータの起動指令信
号から所定時間Ｔ(図示せず)の間Ｈｉｇｈ、その後Ｌｏ
ｗに切り替わる出力形態をとる。

【００１６】以上のように構成されたモータの速度制御
回路において、図１を参照し動作を説明する。

【００１７】まず、モータ起動指令信号８から所定時間
Ｔの間、タイマー回路７の出力はＨｉｇｈで、トランジ
スタ６はＯＮし、Ｒ₃は接地されることとなる。トラン
ジスタ６の飽和電圧を無視すると、このときのトルク指
令電圧Ｖ_oは、速度誤差電圧Ｖ_iに対し、

【００１８】

【数１】

【００１９】となる。

【００２０】次に、モータ起動指令信号８から所定時間
Ｔを経過すると、タイマー回路７の出力はＬｏｗとなる
ため、トランジスタ６はＯＦＦする。このときのトルク
指令電圧Ｖ_oは

【００２１】

【数２】

【００２２】となる。

【００２３】

【外１】

【００２４】モータの制御系のゲインは、前述したよう
に回転むらが小さく、かつ応答性が早くなるように最適
値に設定される必要がある。このことは、本実施例のモ
ータの速度制御回路では、Ｒ₁，Ｒ₂を最適化することで
あり、これは前述の所定時間Ｔが経過した後のほぼ定速
制御領域で実現できる。なお、前述した所定時間Ｔは、
モータが起動領域から定速制御領域に遷移する時間内に
設定される。

【００２５】一方、モータの起動特性は、前述したよう
に、モータの起動指令後、所定時間Ｔ内だけモータに通
電する電力量を抑制することができるため、電圧抑制量
のＲ₃および電圧抑制時間Ｔを変更することにより、容
易に起動特性を制御することができる。これは前述した
ように、ほぼ定速制御時の制御系のゲインとは全く無関
係に任意に設定することができる。

【００２６】なお、タイマー回路は抵抗やコンデンサー
を利用した安価な充電回路にて構成することもできる。

【００２７】本実施例に示す回路構成の場合、モータの
起動特性は、本来の制御系のゲインのＲ₁，Ｒ₂で決定さ
れる起動特性よりも遅くする手段の一実施例である。

【００２８】図２は本発明の第２の実施例におけるモー
タの速度制御回路ブロックを示すものである。図２にお
いて、演算増幅器４の反転入力は、トランジスタ６を介
し、電源10(電源電圧Ｖ_b)に接続されており、トランジ
スタ６のベースは、モータの回転数が所定回転数の範囲
内に達したことを判別する回転数判別回路９の出力に接
続されており、回転数判別回路９はモータの速度信号１
と、速度基準信号２を比較して、所定範囲内にあるとき
はＨｉｇｈ、範囲外のときはＬｏｗを出力する出力
形態となる。その他の回路構成は図１と同様である。

【００２９】以下、本回路の動作を図２を参照し説明す
る。

【００３０】モータ起動後、モータの回転速度は徐々に
上昇し、前記所定回転数に近づく、この間の回転数判別
回路９の出力はＬｏｗとなる。このときトランジスタ６
はＯＮし、Ｒ₃は電源10に接続されることとなる。トラ
ンジスタ６の飽和電圧を無視すると、このときのトルク
指令電圧Ｖ_oは、

【００３１】

【数３】

【００３２】となる。

【００３３】次に、モータの回転速度がさらに上昇し、
所定回転数範囲内に達すると、回転数判別回路９の出力
はＨｉｇｈとなり、トランジスタ６はＯＦＦする。この
ときのトルク指令電圧Ｖ_oは、

【００３４】

【数４】

【００３５】となる。

【００３６】

【外２】

【００３７】ることができ、Ｖ_b＞Ｖ_aとすれば、モータ
の起動特性は、本来の制御系のゲインのＲ₁，Ｒ₂で決定
される起動特性よりも早くすることができる。本第２の
実施例は上述したように起動特性を早くする手段の一実
施例である。

【００３８】なお、第１の実施例においてトランジスタ
６のベース信号は、タイマー回路７の出力としたが、第
２の実施例に示す回転数判別回路９の出力を反転して与
えてもよい。

【００３９】同様に第２の実施例も、回転数判別回路９
の代わりにタイマー回路７の出力を反転して与えてもよ
い。

【００４０】また、本第２の実施例は、演算増幅器４の
反転入力側に回路を付加し、実施した例であるが、非反
転入力側に実施例と等価な付加回路を追加して実施して
も同様の効果を得られることはいうまでもない。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のモータの
速度制御回路は、制御系のゲインをモータの起動時と、
ほぼ定速制御時で切り替える手段を設けたことにより、
モータの起動特性を変更する際、設計変更が容易で、簡
単に特性変更が実現でき、自由にモータの起動特性を変
更できる。また、本変更に際し、モータの回転むら時の
制御性や、応答性を全く損なうこともなく、しかも、抵
抗やコンデンサー，トランジスタといった安価な部品に
て構成することができるため、経済性のある優れたモー
タの速度制御回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるモータの速度制
御回路ブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施例におけるモータの速度制
御回路ブロック図である。

【符号の説明】

１…モータの速度信号、２…モータの速度基準信号、
３…比較器、４…演算増幅器、５…トルク指令
値、６…トランジスタ、７…タイマー回路、８…起
動指令信号、９…回転数判別回路、 10…電源、Ｒ
₁，Ｒ₂，Ｒ₃…抵抗器、Ｖ_i…速度誤差電圧、Ｖ_o…
トルク指令電圧、Ｖ_a…基準電圧、Ｖ_b…電源電圧。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの速度信号と、速度基準信号との
差を比較し、モータの速度誤差信号を得る比較手段と、
前記モータの速度誤差信号より、モータへ供給するトル
ク指令値を算出する演算手段を有するモータの速度制御
回路に、前記速度誤差信号からトルク指令値を得る前記
制御系のゲインを、モータの起動時と、ほぼ定速制御時
とで切り替えるゲイン切替手段を有することを特徴とす
るモータの速度制御回路。
【請求項２】前記ゲイン切替手段は、モータの起動時
から一定時間経過したことを判別するタイマー回路によ
り切替指令されることを特徴とする請求項１記載のモー
タの速度制御回路。
【請求項３】前記ゲイン切替手段は、モータの回転数
が所定回転数に達したことを判別する回転数判別回路に
より切替指令されることを特徴とする請求項１記載のモ
ータの速度制御回路。