JPH0799951B2 - 移動体の速度制御装置 - Google Patents
移動体の速度制御装置Info
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- JPH0799951B2 JPH0799951B2 JP63039424A JP3942488A JPH0799951B2 JP H0799951 B2 JPH0799951 B2 JP H0799951B2 JP 63039424 A JP63039424 A JP 63039424A JP 3942488 A JP3942488 A JP 3942488A JP H0799951 B2 JPH0799951 B2 JP H0799951B2
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- Japan
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- speed
- current
- signal
- detecting
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は移動体の速度制御装置に関し、特に運転時に速
度変動してはならない制御機器、例えばVTR用モータに
適用されるものである。
度変動してはならない制御機器、例えばVTR用モータに
適用されるものである。
VTR（ビデオテープレコーダ）用の駆動モータの速度は
一定であることが望まれている。速度変動（回転むら、
速度リツプル、トルクリツプル）があると、画像が乱
れ、VTRとしての信頼性，品位が著しく損なわれていま
う。
一定であることが望まれている。速度変動（回転むら、
速度リツプル、トルクリツプル）があると、画像が乱
れ、VTRとしての信頼性，品位が著しく損なわれていま
う。
従来この種装置は直流モータを主として使用していた
が、近年では速度を自由に、しかも簡単に変えることの
出来るブラシレスモータを採用する例が増加している。
が、近年では速度を自由に、しかも簡単に変えることの
出来るブラシレスモータを採用する例が増加している。
ブラシレスモータは、機械的なブラシがないのでブラシ
やコンミテータの摩耗あるいは摩耗粉による種々の問題
点が除去される反面、120度通電方式のブラシレスモー
タにおいては通電コイルの磁束叉交数が回転子の位置に
よつて異なり、これに起因してトルクリツプルが発生
し、運転時の回転むら（速度変動）となる。
やコンミテータの摩耗あるいは摩耗粉による種々の問題
点が除去される反面、120度通電方式のブラシレスモー
タにおいては通電コイルの磁束叉交数が回転子の位置に
よつて異なり、これに起因してトルクリツプルが発生
し、運転時の回転むら（速度変動）となる。
今、駆動相のコイルの磁束叉交数を Ｋ（θ）（θは移動体の位置） とすると、 発生トルクは、 Ｋ（θ）Ｉ（Ｉはコイルに流す電流） となり、電流が一定の場合、磁束叉交数と同じくＫ
（θ）に比例してトルクリツプルを発生する。
（θ）に比例してトルクリツプルを発生する。
一方、回転体の回転位置に応じて電流を1/Kθにする例
が特開昭55−79694号公報に開示されている。
が特開昭55−79694号公報に開示されている。
この方法は、予め回転体の回転位置に対応した1/K
（θ）の情報をROM（Read Only Memory）に記憶させて
おき、回転位置に対応したROMから1/K（θ）の情報を得
て、電流指令を1/K（θ）・Ｉτに補正することにより
一定のトルクを得るものである。
（θ）の情報をROM（Read Only Memory）に記憶させて
おき、回転位置に対応したROMから1/K（θ）の情報を得
て、電流指令を1/K（θ）・Ｉτに補正することにより
一定のトルクを得るものである。
又、コアを有するブラシレスモータではコギングトルク
によつても大きな回転むらが発生する。
によつても大きな回転むらが発生する。
前記公開公報記載の発明において、磁束叉交数の変化Ｋ
（θ）は、永久磁石の着磁状態、コイルの配置や巻装状
態のハラツキによつて変化するために、補正信号1/K
（θ）を個々のモータいおいて正確に検知するのが困難
である。
（θ）は、永久磁石の着磁状態、コイルの配置や巻装状
態のハラツキによつて変化するために、補正信号1/K
（θ）を個々のモータいおいて正確に検知するのが困難
である。
更に、コア付きモータにあつては前記のコギングトルク
が発生するが、このコギングトルクの大きさや位相が着
磁のバラツキ，組立誤差により大きく変動するのでROM
の固定データに基づいてトルクリツプル，速度変動を完
全に補正することは不可能である。
が発生するが、このコギングトルクの大きさや位相が着
磁のバラツキ，組立誤差により大きく変動するのでROM
の固定データに基づいてトルクリツプル，速度変動を完
全に補正することは不可能である。
コギングトルク，トルクリツプルが予め判らない場合
は、回転子の位置に対応して独立の速度制御用の積分項
を設け、回転子の位置に応じてこれらの積分項を順次切
換えてゆく学習制御の手法によりトルクリツプルを押え
ることは可能である。
は、回転子の位置に対応して独立の速度制御用の積分項
を設け、回転子の位置に応じてこれらの積分項を順次切
換えてゆく学習制御の手法によりトルクリツプルを押え
ることは可能である。
しかし、この手法によれば、周波数発電機FG（Frequenc
y Generator）のパルス数に応じたランダムアクセスメ
モリRAM（Random Access Memory）が必要であり、複雑
かつ高価になるという問題点を有している。
y Generator）のパルス数に応じたランダムアクセスメ
モリRAM（Random Access Memory）が必要であり、複雑
かつ高価になるという問題点を有している。
本発明は、制御対象物が変つた場合でも簡単にトルクリ
ツプル，速度変動を減じることができ、又、必要なRAM
を最小限に押えた移動体の速度制御装置を得ることを目
的としている。
ツプル，速度変動を減じることができ、又、必要なRAM
を最小限に押えた移動体の速度制御装置を得ることを目
的としている。
前記目的は、移動体の移動速度を検出する速度検出要素
と、この速度検出要素から得られた速度検出信号と外部
から与えられた速度指令信号の関係から適切な電流ある
いは電圧を前記移動体に付与する速度制御手段を具備す
るものにおいて、前記速度制御手段は、入力指令信号に
応じた大きさの電流あるいは電圧を前記移動体に付与す
るドライバと、前記速度検出要素からの速度検出信号よ
り前記移動体の速度を演算する速度演算回路と、該速度
演算回路からの速度信号と前記速度指令信号とを比較処
理して得られる電流あるいは電圧指令の入力指令信号に
より前記ドライバを駆動させるマイクロコンピュータと
を含み、かつ前記マイクロコンピュータには、 前記速度演算回路から得られた速度変動モードに内在す
る複数の調波成分の絶対値（AN1，BN1）をフーリエ級数
展開式に基づいて検出する調波成分検出手段と、該検出
された絶対値を調波成分毎に記録する記録要素と、該記
憶要素の調波成分毎に記録された絶対値と前記速度検出
要素から求めた移動体の移動角度θに基づき、前記各調
波成分を減じる補正値を該移動角度に対応して演算する
補正値演算手段と、該各調波の補正値を前記トライバに
付与する電流あるいは電圧指令に加える不可手段とを具
備させたことにより達成できる。
と、この速度検出要素から得られた速度検出信号と外部
から与えられた速度指令信号の関係から適切な電流ある
いは電圧を前記移動体に付与する速度制御手段を具備す
るものにおいて、前記速度制御手段は、入力指令信号に
応じた大きさの電流あるいは電圧を前記移動体に付与す
るドライバと、前記速度検出要素からの速度検出信号よ
り前記移動体の速度を演算する速度演算回路と、該速度
演算回路からの速度信号と前記速度指令信号とを比較処
理して得られる電流あるいは電圧指令の入力指令信号に
より前記ドライバを駆動させるマイクロコンピュータと
を含み、かつ前記マイクロコンピュータには、 前記速度演算回路から得られた速度変動モードに内在す
る複数の調波成分の絶対値（AN1，BN1）をフーリエ級数
展開式に基づいて検出する調波成分検出手段と、該検出
された絶対値を調波成分毎に記録する記録要素と、該記
憶要素の調波成分毎に記録された絶対値と前記速度検出
要素から求めた移動体の移動角度θに基づき、前記各調
波成分を減じる補正値を該移動角度に対応して演算する
補正値演算手段と、該各調波の補正値を前記トライバに
付与する電流あるいは電圧指令に加える不可手段とを具
備させたことにより達成できる。
前記構成で、調波成分検出手段は電動機の実際の速度変
動モードに内在する調波（周波数）成分を検出できるの
で、これによつて検出された調波成分を除去あるいは減
じるよう、電子的手段（マイクロコンピユータ）によつ
てドライバに付与する電流あるいは電圧指令を調整する
ように作用させることができる。
動モードに内在する調波（周波数）成分を検出できるの
で、これによつて検出された調波成分を除去あるいは減
じるよう、電子的手段（マイクロコンピユータ）によつ
てドライバに付与する電流あるいは電圧指令を調整する
ように作用させることができる。
以下本発明の実施例について説明する。
第１図は移動体をブラシレスモータとした速度制御装置
である。
である。
Ｍは移動体になるモータで１回転内で周期的にトルク変
動，速度変動する。このモータＭは回転形，直進形いず
れでもよく、更にブラシの有無は問わないが、ブラシレ
スの方が都合がよい。又、モータは負荷と結合され、負
荷との結合において速度変動するものも移動体と称す
る。PSはモータＭの特に回転子の位置を検出する磁極位
置検出器で、これはモータＭの相電流を切換えるのに用
いられる。モータの内部構成については図示していない
が、ブラシレスモータは回転子の位置を電子的に検出
し、回転子の位置に応じて選択された二つの相巻線に電
流を流すよう通常構成されている。ＥはモータＭの回転
軸に取付けたエンコーダ等から成る速度検出器である。
速度検出器はエンコーダの外に周波数発電機，タコジエ
ネレータ，パルスジエネレータ等が採用され得る。
動，速度変動する。このモータＭは回転形，直進形いず
れでもよく、更にブラシの有無は問わないが、ブラシレ
スの方が都合がよい。又、モータは負荷と結合され、負
荷との結合において速度変動するものも移動体と称す
る。PSはモータＭの特に回転子の位置を検出する磁極位
置検出器で、これはモータＭの相電流を切換えるのに用
いられる。モータの内部構成については図示していない
が、ブラシレスモータは回転子の位置を電子的に検出
し、回転子の位置に応じて選択された二つの相巻線に電
流を流すよう通常構成されている。ＥはモータＭの回転
軸に取付けたエンコーダ等から成る速度検出器である。
速度検出器はエンコーダの外に周波数発電機，タコジエ
ネレータ，パルスジエネレータ等が採用され得る。
INVはモータを駆動するドライバであるインバータで通
常６個のスイツチング素子で正，負それぞれ３個のアー
ムを構成させ、選択された二つの相巻線に電流を流し、
又、その大きさを変えられるものである。ACRは自動電
流調整回路（Automatic Cerrent Regulator）で電流ト
ランスCTで得られた電流検出値を受けるよう構成してい
る。MCはマイクロコンピユータで後述する機能をもつ。
COUNTは速度演算回路で、実際はカウンタから構成され
ており、一定のサンプリング時間毎にエンコーダで検出
されたパルス数を計数あるいはパルス間隔時間を計測す
ることによつて行なわれる。速度制御手段Ｃは前記のマ
イクロコンピユータMC、自動電流調整回路ACR,ドライバ
（インバータ）INV,速度演算回路COUNTで主要部が構成
される。
常６個のスイツチング素子で正，負それぞれ３個のアー
ムを構成させ、選択された二つの相巻線に電流を流し、
又、その大きさを変えられるものである。ACRは自動電
流調整回路（Automatic Cerrent Regulator）で電流ト
ランスCTで得られた電流検出値を受けるよう構成してい
る。MCはマイクロコンピユータで後述する機能をもつ。
COUNTは速度演算回路で、実際はカウンタから構成され
ており、一定のサンプリング時間毎にエンコーダで検出
されたパルス数を計数あるいはパルス間隔時間を計測す
ることによつて行なわれる。速度制御手段Ｃは前記のマ
イクロコンピユータMC、自動電流調整回路ACR,ドライバ
（インバータ）INV,速度演算回路COUNTで主要部が構成
される。
そして、速度演算回路COUNTで得られた速度をマイクロ
コンピユータMCに伝え、磁極位置検出器PSからの信号を
同じくマイクロコンピユータMCとドライバINVに伝え、
マイクロコンピユータMCは前記信号を処理してドライバ
のスイツチング素子のオン，オフ制御と、電流値の大き
さを調整するように機能する。
コンピユータMCに伝え、磁極位置検出器PSからの信号を
同じくマイクロコンピユータMCとドライバINVに伝え、
マイクロコンピユータMCは前記信号を処理してドライバ
のスイツチング素子のオン，オフ制御と、電流値の大き
さを調整するように機能する。
マイクロコンピユータMCは第２図に示した内部機能を有
する。すなわち、演算部ALU、カウンタCNT,D/Aコンバー
タDAおよび記憶部MRYを具備している。カウンタCNTはエ
ンコーダＥからのパルス信号の周期を計り、これの逆数
として速度検出をする。演算部ALUではカウンタからの
信号を受け、記憶部MRYのROMに記憶させている指令速度
と比較し、速度誤差を算出する。次いで、これによつて
算出された速度誤差に基づき補正信号を作成する。そし
て、この補正信号を随時記憶部MRYのRAMに記憶し、新規
なデータに順次更新する。更に、演算部ALUでは前記で
検出された実際のモータＭの速度モードに内在している
調波成分を検出する要素を有している。又、この調波成
分の検出は基本波成分と特にトルクリツプルを生じさせ
る例えば第３次あるいは第５次調波成分等を対象にして
行なうものである。尚、前記カウンタCNTは外付けのも
のを示しているが、マイクロコンピユータMC内蔵のもの
でもよい。
する。すなわち、演算部ALU、カウンタCNT,D/Aコンバー
タDAおよび記憶部MRYを具備している。カウンタCNTはエ
ンコーダＥからのパルス信号の周期を計り、これの逆数
として速度検出をする。演算部ALUではカウンタからの
信号を受け、記憶部MRYのROMに記憶させている指令速度
と比較し、速度誤差を算出する。次いで、これによつて
算出された速度誤差に基づき補正信号を作成する。そし
て、この補正信号を随時記憶部MRYのRAMに記憶し、新規
なデータに順次更新する。更に、演算部ALUでは前記で
検出された実際のモータＭの速度モードに内在している
調波成分を検出する要素を有している。又、この調波成
分の検出は基本波成分と特にトルクリツプルを生じさせ
る例えば第３次あるいは第５次調波成分等を対象にして
行なうものである。尚、前記カウンタCNTは外付けのも
のを示しているが、マイクロコンピユータMC内蔵のもの
でもよい。
第３図は速度制御装置の具体化されたブロック図であ
る。この図において速度信号は、速度検出器（エンコー
ダ）Ｅのパルス間隔に入る基準発振器（マイクロコンピ
ユータに内在するクロツク又はカウンタ）のパルス数を
数え、これの逆値をとることによつて検出され、これに
よつて得られた速度信号nfはマイクロコンピユータに取
込まれる。マイクロコンピユータ内ではソフト的な処理
手法によつて、速度指令nsと速度信号nfの差から速度偏
差信号neを算出し、比例・積分制御（PI制御）処理後に
新たな電流指令Isを出力する。電流制御系はハードで構
成され、速度指令nsに基づいて与えられた電流指令Isと
電流トランスCTから得られた電流検出値Ifとから電流誤
差Ieを算出し、自動電流調整装置ACRを介してモータＭ
に電流を付与するように構成される。尚、第３図ではイ
ンバータが省略されている。
る。この図において速度信号は、速度検出器（エンコー
ダ）Ｅのパルス間隔に入る基準発振器（マイクロコンピ
ユータに内在するクロツク又はカウンタ）のパルス数を
数え、これの逆値をとることによつて検出され、これに
よつて得られた速度信号nfはマイクロコンピユータに取
込まれる。マイクロコンピユータ内ではソフト的な処理
手法によつて、速度指令nsと速度信号nfの差から速度偏
差信号neを算出し、比例・積分制御（PI制御）処理後に
新たな電流指令Isを出力する。電流制御系はハードで構
成され、速度指令nsに基づいて与えられた電流指令Isと
電流トランスCTから得られた電流検出値Ifとから電流誤
差Ieを算出し、自動電流調整装置ACRを介してモータＭ
に電流を付与するように構成される。尚、第３図ではイ
ンバータが省略されている。
これらの全体的な構成は従来知られているものである
が、本発明は第２図破線枠で示した新規な要素である調
波成分検出手段10を有する。つまり、速度信号nf、ある
いは速度偏差信号neに内在する任意の調波（周波数）成
分を算出し、これに比例制御（Ｐ制御）、もしくは比例
・積分制御（PI制御）によつて補正信号を作成し、これ
を前記の電流指令Isに加えるものである。10A,10B,10n
はそれぞれ第n1次成分検出手段、第n2次成分検出手段，
第nk次成分検出手段である。そして、それぞれの検出手
段にPI制御要素が接続され、その出力信号である補正信
号を１つにまとめて電流指令Isに加えるものである。そ
れぞれの出力信号はそれぞれパラレルに電流指令Isに与
えてもよい。又、検出すべき任意の調波成分および数は
個々の対象モータに対し、自由に変えることが可能であ
る。
が、本発明は第２図破線枠で示した新規な要素である調
波成分検出手段10を有する。つまり、速度信号nf、ある
いは速度偏差信号neに内在する任意の調波（周波数）成
分を算出し、これに比例制御（Ｐ制御）、もしくは比例
・積分制御（PI制御）によつて補正信号を作成し、これ
を前記の電流指令Isに加えるものである。10A,10B,10n
はそれぞれ第n1次成分検出手段、第n2次成分検出手段，
第nk次成分検出手段である。そして、それぞれの検出手
段にPI制御要素が接続され、その出力信号である補正信
号を１つにまとめて電流指令Isに加えるものである。そ
れぞれの出力信号はそれぞれパラレルに電流指令Isに与
えてもよい。又、検出すべき任意の調波成分および数は
個々の対象モータに対し、自由に変えることが可能であ
る。
第４図にモータＭの１回転当りにおける速度変動状況を
示す。１回転当りのエンコーダＥが発生するパルス数は
NKであり、速度検出のための演算は１パルス間隔におい
て１回行なうものである。速度nfはエンコーダＥのそれ
ぞれのパルス間隔に入るマイクロコンピユータ内蔵の基
準発振器のパルス数の逆数で求めることができる。実際
は速度検出のカウンタで計測し、速度信号nfは第４図に
表わされる。
示す。１回転当りのエンコーダＥが発生するパルス数は
NKであり、速度検出のための演算は１パルス間隔におい
て１回行なうものである。速度nfはエンコーダＥのそれ
ぞれのパルス間隔に入るマイクロコンピユータ内蔵の基
準発振器のパルス数の逆数で求めることができる。実際
は速度検出のカウンタで計測し、速度信号nfは第４図に
表わされる。
一般に速度nf（θ）は次式のフーリエ級数展開式に従つ
てそれぞれの周波数成分に展開することができる。
てそれぞれの周波数成分に展開することができる。
但し、no…直流分，an…正弦の係数，bn…余弦の係数、 そして、任意の周波数成分に対するno，an，bnの絶対値
は次式で表わされる。
は次式で表わされる。
１回転当りnk個のパルスを発生するエンコーダＥを用い
た第４図の例において、１回転にn1PPR（Pulse Per Rev
olution）の速度変動分は次式で求められる。
た第４図の例において、１回転にn1PPR（Pulse Per Rev
olution）の速度変動分は次式で求められる。
但し、NK…１回転当りのパルス数、nfn…ｎ番目のパル
スとｎ−１番目のパルス間の速度、 更に、n1PPRの速度変動Ｎは次式で求められる。
スとｎ−１番目のパルス間の速度、 更に、n1PPRの速度変動Ｎは次式で求められる。
第４図には１回転分について示してあるが、次の回転に
ついても同様の変動モードを示し、これを繰かえす。計
算の起点は回転子の基準位置である。基準位置はエンコ
ーダＥによつて与えられる基準信号、又は、ブラシレス
モータの場合はホール素子によつて与えられる回転子の
磁極位置検出信号を利用して検知するようにしている。
尚、直流機でエンコーダ等を用いないものにあつては基
準位置を別に設け、任意の位置を設定するように構成し
てもよい。
ついても同様の変動モードを示し、これを繰かえす。計
算の起点は回転子の基準位置である。基準位置はエンコ
ーダＥによつて与えられる基準信号、又は、ブラシレス
モータの場合はホール素子によつて与えられる回転子の
磁極位置検出信号を利用して検知するようにしている。
尚、直流機でエンコーダ等を用いないものにあつては基
準位置を別に設け、任意の位置を設定するように構成し
てもよい。
前述の手法においては、正弦波あるいは余弦波情報を必
要とするが、これはROMに予め格納しておくことで対処
できる。又、後述のように、ブラシレスモータの各相に
流す電流を正弦波状に与えるドライブ方式を取入れてい
るものにおいては、ROM内に既に正弦波および余弦波情
報を有しているので、これをそのまま利用可能である。
要とするが、これはROMに予め格納しておくことで対処
できる。又、後述のように、ブラシレスモータの各相に
流す電流を正弦波状に与えるドライブ方式を取入れてい
るものにおいては、ROM内に既に正弦波および余弦波情
報を有しているので、これをそのまま利用可能である。
次に第４図および第５図に基づいてトルクリツプルを押
え、速度リツプルを除去する手法について説明する。第
５図はトルクリツプルが２つの周波数成分である場合を
示しているが、多数の周波数（調波）成分がある場合で
も同様の手法にてリツプルを徐々することができる。多
くの場合、速度リツプル、トルクリツプルには複数の周
波数（調波）成分を含んでいるので、それらの周波数成
分に対し、別個に対処することになる。
え、速度リツプルを除去する手法について説明する。第
５図はトルクリツプルが２つの周波数成分である場合を
示しているが、多数の周波数（調波）成分がある場合で
も同様の手法にてリツプルを徐々することができる。多
くの場合、速度リツプル、トルクリツプルには複数の周
波数（調波）成分を含んでいるので、それらの周波数成
分に対し、別個に対処することになる。
速度リツプル（速度変動）は、前記エンコーダＥから得
られた信号を式（５）ないし（７）に従つて処理するこ
とにより、第４図（ａ）に示す波形として検出できる。
この速度リツプルの零クロス点は計算開始位置である基
準位置HPより通常θｎだけ遅れて発生する。実際は、こ
の零クロス点から１回転分の検出動作を始めるものであ
る。この速度リツプルを発生させる原因であるトルクリ
ツプルは第４図（ｂ）のように速度リツプルに対し逆相
で、θn1だけ進んだ波形である。これは、トルクリツプ
ルがあつてもモータの慣性等を影響で速度リツプルとし
て直ちに現われないことから理解される。このトルクリ
ツプルと逆相の第４図（ｃ）に示す補正信号をトルク指
令あるいは電流指令に加えることにより、トルクリツプ
ルを除去でき、速度リツプル（変動）を押えることがで
きるものである。前記θn1はサーボ系のゲイン、モータ
のイナーシャ、トルクリツプルの周波数等によつて異な
るが、低周波数成分の場合は無視できる程度である。従
つて一般には前記系のゲイン等を考慮してθn1を計算し
与えるのが好ましいが、θn1が非常に小さい場合は、単
に速度リツプルと逆相の補正信号を与えても相当の効果
を期待することが出来るし、あるいは低速・低周波数の
場合は満足すべき効果を達成することができる。
られた信号を式（５）ないし（７）に従つて処理するこ
とにより、第４図（ａ）に示す波形として検出できる。
この速度リツプルの零クロス点は計算開始位置である基
準位置HPより通常θｎだけ遅れて発生する。実際は、こ
の零クロス点から１回転分の検出動作を始めるものであ
る。この速度リツプルを発生させる原因であるトルクリ
ツプルは第４図（ｂ）のように速度リツプルに対し逆相
で、θn1だけ進んだ波形である。これは、トルクリツプ
ルがあつてもモータの慣性等を影響で速度リツプルとし
て直ちに現われないことから理解される。このトルクリ
ツプルと逆相の第４図（ｃ）に示す補正信号をトルク指
令あるいは電流指令に加えることにより、トルクリツプ
ルを除去でき、速度リツプル（変動）を押えることがで
きるものである。前記θn1はサーボ系のゲイン、モータ
のイナーシャ、トルクリツプルの周波数等によつて異な
るが、低周波数成分の場合は無視できる程度である。従
つて一般には前記系のゲイン等を考慮してθn1を計算し
与えるのが好ましいが、θn1が非常に小さい場合は、単
に速度リツプルと逆相の補正信号を与えても相当の効果
を期待することが出来るし、あるいは低速・低周波数の
場合は満足すべき効果を達成することができる。
第５図に本発明の速度リツプル低減の具体的手法を示し
ている。（ａ）はモータの実際の速度変動モードを示
す。（ｂ）はそれぞれのパルス間で１回の速度検出を行
なうことを示している。
ている。（ａ）はモータの実際の速度変動モードを示
す。（ｂ）はそれぞれのパルス間で１回の速度検出を行
なうことを示している。
（ｃ）はそれぞれのパルス間隔毎に求められた速度信号
（電流信号）でデジタル的に段階状になる。（ｄ）は
（ｃ）の速度信号から求められた速度信号の基本波成分
（一次成分）である。（ｅ）は同じく（ｃ）から求めら
れた速度信号の第ｎ次成分である。これらの（ｄ）およ
び（ｅ）の調波成分は既知の周波数分析器により簡単に
求めることができる。このように調波成分が求められる
ので（ｆ）および（ｇ）に示す補正信号（電流）を加え
ることによりこれらの調波成分は相殺され、消滅するの
で、これに起因するトルクリツプル（速度リツプル）は
消滅あるいは減じることができる。
（電流信号）でデジタル的に段階状になる。（ｄ）は
（ｃ）の速度信号から求められた速度信号の基本波成分
（一次成分）である。（ｅ）は同じく（ｃ）から求めら
れた速度信号の第ｎ次成分である。これらの（ｄ）およ
び（ｅ）の調波成分は既知の周波数分析器により簡単に
求めることができる。このように調波成分が求められる
ので（ｆ）および（ｇ）に示す補正信号（電流）を加え
ることによりこれらの調波成分は相殺され、消滅するの
で、これに起因するトルクリツプル（速度リツプル）は
消滅あるいは減じることができる。
第６図にこれらの速度制御系をデジタル方式で構成する
一例を示す。一定速度で回転させねばならないVTR用モ
ータ等において速度制御を行う間隔はエンコーダあるい
は周波数発電機FGから得られるパルス周期あるいはその
倍数の間隔で行うのが一般的である。前記第５図の例は
パルス周期と速度制御の周期を等しくした場合を示すも
ので、Nk回目の速度制御のための計算に際してはnk-1回
目のエンコーダあるいは周波数発電機の信号周期の情報
をデータとして使用する。一方、補正制御のサンプリン
グ周期は速度制御の周期より長くするのがよい。これ
は、速度制御のサンプリングN1ないしNk個の速度情報に
基づき、それぞれの速度制御の領域内で前記式（５）な
いし（７）に従つて速度リツプル（変動）の位相と絶対
値を算出し、Nkの後に新たな補正信号を生成するもので
ある。つまり、N1ないしNkの間は同一の位相と絶対値と
して補正信号を作成するのが簡便である。特に、この手
法によれば、N1ないしNkの独立した速度情報を独立して
個々のRAM領域に格納する必要がないので低周波数成分
の場合においてはRAM容量を大幅に低減できる。一方、
内在する周波数成分が多い場合、前記補正制御の周期は
それぞれの周波数成分毎に変えた方がよい。特に、高い
周波数成分に対してはその周波数成分に補正制御の周期
を好ましい周期にすることにより、応答性が著しく向上
するので積極的に変えるべきである。
一例を示す。一定速度で回転させねばならないVTR用モ
ータ等において速度制御を行う間隔はエンコーダあるい
は周波数発電機FGから得られるパルス周期あるいはその
倍数の間隔で行うのが一般的である。前記第５図の例は
パルス周期と速度制御の周期を等しくした場合を示すも
ので、Nk回目の速度制御のための計算に際してはnk-1回
目のエンコーダあるいは周波数発電機の信号周期の情報
をデータとして使用する。一方、補正制御のサンプリン
グ周期は速度制御の周期より長くするのがよい。これ
は、速度制御のサンプリングN1ないしNk個の速度情報に
基づき、それぞれの速度制御の領域内で前記式（５）な
いし（７）に従つて速度リツプル（変動）の位相と絶対
値を算出し、Nkの後に新たな補正信号を生成するもので
ある。つまり、N1ないしNkの間は同一の位相と絶対値と
して補正信号を作成するのが簡便である。特に、この手
法によれば、N1ないしNkの独立した速度情報を独立して
個々のRAM領域に格納する必要がないので低周波数成分
の場合においてはRAM容量を大幅に低減できる。一方、
内在する周波数成分が多い場合、前記補正制御の周期は
それぞれの周波数成分毎に変えた方がよい。特に、高い
周波数成分に対してはその周波数成分に補正制御の周期
を好ましい周期にすることにより、応答性が著しく向上
するので積極的に変えるべきである。
第７図は前述した本発明の手法をマイクロコンピユータ
によつて実行するためのフローチヤートを示している。
図面を参照し説明すると、ステツプおよびで速度指
令nsおよび速度nfを取込み、ステツプで前記取込まれ
た速度指令nsと実際の速度nfから速度誤差neを計算（ne
＝ns−nf）し、更にステツプでＰ制御のための比例項
ＰをＰ＝Ｋ・neで計算する。次に、ステツプにて速度
リツプル（変動）の周波数成分の係数計算を式（５），
（６）に従つて行ない、AN1（ｎ），BN1（ｎ）を求め
る。ステツプでは、１回転まで計算したかどうか判定
し、１回転までの計算が終了した場合、式（５），
（６）のNk，n1の除去を行ないステツプ（７）でA
N1（ｎ），BN1（ｎ）として記憶要素（RAM）に記録し、
登録する。ステツプでは前記計算によつて得られた速
度制御の計算結果と、補正信号となる補正項の和を電流
指令Isを出力する。この補正項は１つ前の係数AN1（ｎ
−１），BN1（ｎ−１）を使つて計算する。又、角度θ
は周波数発電機FGのパルスカウンタから求められ、この
角度θに正弦値および余弦値を乗算し、更に補正のゲイ
ンK1を乗ずることで補正項が求められる。これが本発明
を実施するための一手法である。
によつて実行するためのフローチヤートを示している。
図面を参照し説明すると、ステツプおよびで速度指
令nsおよび速度nfを取込み、ステツプで前記取込まれ
た速度指令nsと実際の速度nfから速度誤差neを計算（ne
＝ns−nf）し、更にステツプでＰ制御のための比例項
ＰをＰ＝Ｋ・neで計算する。次に、ステツプにて速度
リツプル（変動）の周波数成分の係数計算を式（５），
（６）に従つて行ない、AN1（ｎ），BN1（ｎ）を求め
る。ステツプでは、１回転まで計算したかどうか判定
し、１回転までの計算が終了した場合、式（５），
（６）のNk，n1の除去を行ないステツプ（７）でA
N1（ｎ），BN1（ｎ）として記憶要素（RAM）に記録し、
登録する。ステツプでは前記計算によつて得られた速
度制御の計算結果と、補正信号となる補正項の和を電流
指令Isを出力する。この補正項は１つ前の係数AN1（ｎ
−１），BN1（ｎ−１）を使つて計算する。又、角度θ
は周波数発電機FGのパルスカウンタから求められ、この
角度θに正弦値および余弦値を乗算し、更に補正のゲイ
ンK1を乗ずることで補正項が求められる。これが本発明
を実施するための一手法である。
次に、ブラシレスモータを正弦波電流で駆動する方法が
知られている。以下は２相モータを例にして説明するも
のである。固定子巻線として、電気角で90度位相の異な
るα相，β相の巻線を有する場合、α相，β相にそれぞ
れに回転子の回転角θに応じた位置パターンであるsin
α,cosαの信号と、一方、速度制御系の電流指令Isから
得られる電流指令IssinαあるいはIscosαがそれぞれの
巻線α，βに付与すると、それぞれの巻線α，βにはEo
sinα，Eocosαなる誘起電圧が発生する。これにより、
このモータのトルクは次式で表わせる。
知られている。以下は２相モータを例にして説明するも
のである。固定子巻線として、電気角で90度位相の異な
るα相，β相の巻線を有する場合、α相，β相にそれぞ
れに回転子の回転角θに応じた位置パターンであるsin
α,cosαの信号と、一方、速度制御系の電流指令Isから
得られる電流指令IssinαあるいはIscosαがそれぞれの
巻線α，βに付与すると、それぞれの巻線α，βにはEo
sinα，Eocosαなる誘起電圧が発生する。これにより、
このモータのトルクは次式で表わせる。
Ｔ＝〔Is・sinα・Eosinα＋Iscosα・Eocosα〕/k・ω
＝Is・Eo/k・ω ……（８） 但し、ω…モータ速度、Kt…トルク定数,K…定数。
＝Is・Eo/k・ω ……（８） 但し、ω…モータ速度、Kt…トルク定数,K…定数。
モータトクルはこの式に従うことから明らかなように、
回転子の回転角とは無関係に一定となる。
回転子の回転角とは無関係に一定となる。
ただし、それぞれの巻線α，βに電流指令を付与するた
めの増幅器にオフセツトがある場合は次の影響が生じ
る。ここでは、巻線αに直流成分Ioが重畳した場合につ
いて考えてみる。まずモータトルクＴは、 Ｔは〔（IF・sinα＋Io）・Eosinα＋IFcosα・Eocos
α〕/k・ω＝IF・Eo/kω＋Io・Eosinα ……（９） となり、第２項で表わせる脈動分が生じる。
めの増幅器にオフセツトがある場合は次の影響が生じ
る。ここでは、巻線αに直流成分Ioが重畳した場合につ
いて考えてみる。まずモータトルクＴは、 Ｔは〔（IF・sinα＋Io）・Eosinα＋IFcosα・Eocos
α〕/k・ω＝IF・Eo/kω＋Io・Eosinα ……（９） となり、第２項で表わせる脈動分が生じる。
第２項の脈動は、極数をＰとしたとき、 P/2 PPR（Pulse Per Revolution）となり、モータに速
度リツプルが生じる。
度リツプルが生じる。
この速度リツプルを発生するブラシレスモータにも前記
本発明の解決手法は適用できる。
本発明の解決手法は適用できる。
式（５）ないし（７）からP/2 PPRの速度リツプルを算
出し、それぞれの巻線α，βに対する指令電流に逆の直
流分を加えることによりP/2 PPR成分の速度（トルク）
リツプルを減じることができる。
出し、それぞれの巻線α，βに対する指令電流に逆の直
流分を加えることによりP/2 PPR成分の速度（トルク）
リツプルを減じることができる。
この場合は、直流成分の相殺補正するだけであるので計
算が簡単でそれに要する時間が短縮され、又、RAMの容
量を減じることが可能である。
算が簡単でそれに要する時間が短縮され、又、RAMの容
量を減じることが可能である。
この発明は電動機単体に留まるのではなく、負荷と結合
された状態での速度脈動を除去するものに適用され、
又、スタテイクなものに対しても内在する調波成分が問
題となる機器に適用可能である。
された状態での速度脈動を除去するものに適用され、
又、スタテイクなものに対しても内在する調波成分が問
題となる機器に適用可能である。
本発明によれば、速度変動モードに内在する複数の調波
成分の絶対値をフーリエ級数展開式に基づいて検出し、
該検出された絶対値を調波成分毎にRAMに記録し、調波
成分毎に記録された絶対値と速度検出要素から求めた移
動体の移動角度θに基づき、角調波成分を減じる補正値
を該移動角度に対応して演算し、該各調波の補正値を前
記ドライバに付与する電流あるいは電圧指令に加えるこ
とにより、制御対象が変わった場合でも簡単に速度変動
を減じることができ、又、必要なRAMは補正する調波の
数だけでよいのでRAM容量を最小限に抑えることができ
るという効果が得られる。
成分の絶対値をフーリエ級数展開式に基づいて検出し、
該検出された絶対値を調波成分毎にRAMに記録し、調波
成分毎に記録された絶対値と速度検出要素から求めた移
動体の移動角度θに基づき、角調波成分を減じる補正値
を該移動角度に対応して演算し、該各調波の補正値を前
記ドライバに付与する電流あるいは電圧指令に加えるこ
とにより、制御対象が変わった場合でも簡単に速度変動
を減じることができ、又、必要なRAMは補正する調波の
数だけでよいのでRAM容量を最小限に抑えることができ
るという効果が得られる。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は基本ブ
ロツク図、第２図はマイクロコンピユータの内部構成
図、第３図は調波成分検出手段を含む回路構成図、第４
図はエンコーダ信号と速度信号の関係を示す図、第５図
は速度リツプルを相殺する手法説明のための波形図、第
６図は周波数発電機からの信号をサンプリングする図、
第７図は速度変動を低減するためのマイクロコンピユー
タの処理フローを示す図である。 Ｍ……電動機、PS……ポジシヨンセンサ、Ｅ……エンコ
ーダ、COUNT……速度演算回路、MC……マイクロコンピ
ユータ、ACR……自動電流調整回路、Ｃ……制御装置、I
NV……ドライバ、IS……電流指令。
ロツク図、第２図はマイクロコンピユータの内部構成
図、第３図は調波成分検出手段を含む回路構成図、第４
図はエンコーダ信号と速度信号の関係を示す図、第５図
は速度リツプルを相殺する手法説明のための波形図、第
６図は周波数発電機からの信号をサンプリングする図、
第７図は速度変動を低減するためのマイクロコンピユー
タの処理フローを示す図である。 Ｍ……電動機、PS……ポジシヨンセンサ、Ｅ……エンコ
ーダ、COUNT……速度演算回路、MC……マイクロコンピ
ユータ、ACR……自動電流調整回路、Ｃ……制御装置、I
NV……ドライバ、IS……電流指令。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮下 邦夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 成島 誠一 茨城県勝田市大字稲田1410番地 株式会社 日立製作所東海工場内 (56)参考文献 特開 昭59−165983（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】移動体の移動速度を検出する速度検出要素
と、この速度検出要素から得られた速度検出信号と外部
から与えられた速度指令信号の関係から適切な電流ある
いは電圧を前記移動体に付与する速度制御手段を具備す
るものにおいて、 前記速度制御手段は、入力指令信号に応じた大きさの電
流あるいは電圧を前記移動体に付与するドライバ（IN
V）と、前記速度検出要素からの速度検出信号より前記
移動体の速度を演算する速度演算回路（COUNT）と、該
速度演算回路からの速度信号と前記速度指令信号とを比
較処理して得られる電流あるいは電圧指令の入力指令信
号により前記ドライバを駆動させるマイクロコンピュー
タ（MC）とを含み、かつ前記マイクロコンピュータに
は、 前記速度演算回路から得られた速度変動モードに内在す
る複数の調波成分の絶対値（AN1，BN1）をフーリエ級数
展開式に基づいて検出する調波成分検出手段と、 該検出された絶対値を調波成分毎に記録する記憶要素
（RAM）と、 該記憶要素の調波成分毎に記録された絶対値と前記速度
検出要素から求めた移動体の移動角度θに基づき、前記
各調波成分を減じる補正値を該移動角度に対応して演算
する補正値演算手段と、 該各調波の補正値を前記ドライバに付与する電流あるい
は電圧指令に加える付加手段と を具備させたことを特徴とする移動体の速度制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039424A JPH0799951B2 (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 移動体の速度制御装置 |
| US07/310,197 US4980617A (en) | 1988-02-24 | 1989-02-14 | Speed control apparatus of movable equipment |
| KR1019890002096A KR930008780B1 (ko) | 1988-02-24 | 1989-02-22 | 이동체의 속도제어장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039424A JPH0799951B2 (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 移動体の速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01218380A JPH01218380A (ja) | 1989-08-31 |
| JPH0799951B2 true JPH0799951B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=12552606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63039424A Expired - Fee Related JPH0799951B2 (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 移動体の速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799951B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1480326A4 (en) * | 2002-02-25 | 2016-10-12 | Daikin Ind Ltd | MOTOR CONTROL METHOD AND ITS DEVICE |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5298841A (en) * | 1990-04-18 | 1994-03-29 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for controlling the speed of a moving object |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59165983A (ja) * | 1983-03-09 | 1984-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転体の回転制御装置 |
-
1988
- 1988-02-24 JP JP63039424A patent/JPH0799951B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1480326A4 (en) * | 2002-02-25 | 2016-10-12 | Daikin Ind Ltd | MOTOR CONTROL METHOD AND ITS DEVICE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01218380A (ja) | 1989-08-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |