JPH08251964A - Position controller for motor - Google Patents

Position controller for motor

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JPH08251964A
JPH08251964A JP7054422A JP5442295A JPH08251964A JP H08251964 A JPH08251964 A JP H08251964A JP 7054422 A JP7054422 A JP 7054422A JP 5442295 A JP5442295 A JP 5442295A JP H08251964 A JPH08251964 A JP H08251964A
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signal
command signal
torque command
motor
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Yoshinori Isomura
宜典 礒村
Masahiro Yasohara
正浩 八十原
Kenichiro Takahashi
健一郎 高橋
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To realize high resolution positioning and lower price by controlling the driving torque of the mover of a motor based on a second torque command signal when a movement completion signal is not outputted otherwise based on a first torque command signal thereby controlling the position of the mover. CONSTITUTION: When a position difference signal having no dead zone goes zero, a movement completion signal FS is outputted. The motor position controller comprises a first command means 70, a read out means 71, a memory means 72, a multiplier 81, an adder 82 and a first error amplifier 83. When the movement completion signal FS is not generated, driving power of a driving coil is controlled based on a second torque command signal T2. When the movement completion signal FS is generated, driving power of the driving coil is controlled based on a first torque command signal T1 thus controlling the position of the mover.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はPPCやプリンターなど
のOA機器に搭載されるモータの制御装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor control device mounted in OA equipment such as PPCs and printers.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、PPCやプリンターなどのOA機
器はカラー化,ディジタル化あるいは小形化,低価格化
の傾向にあり、これにともないこれらの機器に搭載され
るモータとしては高性能な位置制御が可能で、小形,低
価格化が実現できるものが必要とされている。
2. Description of the Related Art In recent years, OA devices such as PPCs and printers have tended to be colorized, digitized or miniaturized, and have a low price. Along with this, high-performance position control as a motor mounted on these devices. There is a need for a product that is capable of achieving small size and low cost.

【0003】従来、このような位置制御が可能なモータ
としてはステッピングモータあるいはサーボモータが使
用されている。
Conventionally, stepping motors or servomotors have been used as such position controllable motors.

【0004】このようなモータの位置制御装置として
は、たとえば以下に示すようなものがある。
As such a motor position control device, for example, there are the following ones.

【0005】図5は従来のモータの位置制御装置の回路
構成図であり、特にサーボモータの位置制御装置を示し
たものである。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a conventional motor position control device, and particularly shows a servo motor position control device.

【0006】図5において、1はモータの可動子であ
り、2,3,4はモータ駆動コイルである。12は第2
の検出手段であり、可動子1の回転軸に連結され90度
位相差を持つ二相の矩形波信号を出力する。8は第2の
トルク指令信号発生手段であり、可動子の目標停止位置
に応じた位置決め指令信号を出力する第2の指令手段9
と、第2の検出手段12の二相の矩形波信号を入力する
とともに、第2の指令手段9の位置決め指令信号が接続
され、この二相の矩形波信号と位置決め指令信号との差
にもとづく位置偏差信号を出力し、可動子の目標停止位
置と前記第2の検出手段12による可動子1の検出位置
との差が所定の範囲に入った時に移動完了信号FSを出
力する位置偏差演算手段10と、位置偏差演算手段10
からの位置偏差信号を平滑増幅し、同時に制御を安定化
するための位相補償を行い第2のトルク指令信号T2を
出力する第2の誤差増幅器11により構成される。5は
第2の誤差増幅器11からの第2のトルク指令信号T2
が接続され、位置偏差演算手段10から出力される移動
完了信号が発生されていない時は第2のトルク指令信号
T2にもとづき駆動コイル2,3,4への駆動電力を制
御し、移動完了信号FSが発生している時は駆動コイル
2,3,4への駆動電力を零とするトルク指令信号切替
手段である。モータ駆動コイル2,3,4の一端は共通
接続され、他端はトルク指令切替手段5に接続される。
In FIG. 5, 1 is a motor mover, and 2, 3 and 4 are motor drive coils. 12 is the second
And outputs a two-phase rectangular wave signal connected to the rotary shaft of the mover 1 and having a phase difference of 90 degrees. Reference numeral 8 denotes a second torque command signal generating means, which outputs a positioning command signal according to the target stop position of the mover.
And the two-phase rectangular wave signal of the second detecting means 12 is input, and the positioning command signal of the second command means 9 is connected, and based on the difference between the two-phase rectangular wave signal and the positioning command signal. Position deviation calculating means for outputting a position deviation signal and outputting a movement completion signal FS when the difference between the target stop position of the mover and the detected position of the mover 1 by the second detecting means 12 falls within a predetermined range. 10 and position deviation calculation means 10
The second error amplifier 11 outputs the second torque command signal T2 by smoothing and amplifying the position deviation signal from 1) and simultaneously performing phase compensation for stabilizing the control. 5 is the second torque command signal T2 from the second error amplifier 11.
Is connected, and when the movement completion signal output from the position deviation calculation means 10 is not generated, the drive power to the drive coils 2, 3, 4 is controlled based on the second torque command signal T2, and the movement completion signal is controlled. It is a torque command signal switching means for setting the drive power to the drive coils 2, 3 and 4 to zero when FS occurs. One ends of the motor drive coils 2, 3, 4 are commonly connected, and the other ends are connected to the torque command switching means 5.

【0007】以上のように構成された従来のモータの位
置制御装置について、以下その動作について説明する。
The operation of the conventional motor position control device configured as described above will be described below.

【0008】トルク指令切替手段5は、モータ駆動コイ
ル2,3,4の励磁の切替、つまり転流制御を行うとと
もに、第2の誤差増幅器11からの第2のトルク指令信
号T2に応じてモータ駆動コイル2,3,4への駆動電
力を制御する。
The torque command switching means 5 switches the excitation of the motor drive coils 2, 3 and 4, that is, performs commutation control, and responds to the second torque command signal T2 from the second error amplifier 11 in response to the motor. It controls the drive power to the drive coils 2, 3 and 4.

【0009】すなわち位置偏差演算手段10において、
第2の指令手段9からの位置決め指令信号と第2の検出
手段12の二相の矩形波信号を入力し、前記位置決め指
令信号による目標停止位置と矩形波信号による可動子の
位置を比較しその結果を位置偏差信号として誤差増幅器
11に出力され、前記誤差増幅器出力を平滑増幅し、同
時に制御を安定化するための位相補償を行い第2のトル
ク指令信号T2を前記トルク指令切替手段5に出力する
ことで、この第2のトルク指令信号T2によりモータの
可動子の位置および速度の制御を行っている。
That is, in the position deviation calculating means 10,
The positioning command signal from the second command means 9 and the two-phase rectangular wave signal of the second detecting means 12 are input, and the target stop position by the positioning command signal and the position of the mover by the rectangular wave signal are compared. The result is output to the error amplifier 11 as a position deviation signal, the error amplifier output is smoothed and amplified, and at the same time, phase compensation for stabilizing the control is performed and a second torque command signal T2 is output to the torque command switching means 5. By doing so, the position and speed of the mover of the motor are controlled by the second torque command signal T2.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、以下に示すような課題がある。
However, the above conventional structure has the following problems.

【0011】まず、図5に示した従来のモータの位置制
御装置においては、位置偏差演算手段10において第2
の指令手段9からの位置決め指令信号と第2の検出手段
12の二相の矩形波信号とを入力し、前記位置決め指令
信号による目標停止位置と矩形波信号による可動子の位
置を比較しその結果を位置偏差信号として出力する。
First, in the conventional position control device for a motor shown in FIG.
The positioning command signal from the commanding means 9 and the two-phase rectangular wave signal of the second detecting means 12 are input, the target stop position by the positioning command signal and the position of the mover by the rectangular wave signal are compared, and the result is obtained. Is output as a position deviation signal.

【0012】図6は位置偏差信号を示すものである。図
6において、位置偏差信号には不感帯なるものが存在す
る。すなわち、位置決めの際の制御を安定にするため、
位置決め指令信号による目標停止位置と矩形波信号によ
る可動子の位置を比較した結果が最小のもので−5パル
スから+5パルスの範囲、最大のものでは−数十パルス
から+数十パルスの範囲にある時に可動子の位置が目標
停止位置にあると判断し、移動完了信号FSを出力する
ことで駆動コイルへの電力の供給を停止する。
FIG. 6 shows a position deviation signal. In FIG. 6, there is a dead zone in the position deviation signal. That is, in order to stabilize the control during positioning,
The result of comparing the target stop position by the positioning command signal and the position of the mover by the rectangular wave signal is in the range of -5 pulses to +5 pulses for the minimum, and in the range of tens of pulses to + tens of pulses for the maximum. At some point, it is determined that the position of the mover is at the target stop position, and the movement completion signal FS is output to stop the power supply to the drive coil.

【0013】このため、高分解能の位置決めを行うには
第2の検出手段12が高分解能である必要がある。ま
た、第2の検出手段12を高分解能とするには高価な光
学式のエンコーダとする必要があるが、PPCなどOA
機器を中心とする民生分野においては価格的に十分な普
及を実現できるレベルにはない。
Therefore, the second detecting means 12 must have high resolution in order to perform high-resolution positioning. Further, in order to make the second detection means 12 have high resolution, it is necessary to use an expensive optical encoder, but it is necessary to use an OA such as PPC.
In the consumer field centered on equipment, it is not at a level where it can be sufficiently popularized in terms of price.

【0014】以上のように従来のモータの位置制御装置
は、多くの問題点を有していた。本発明は上記従来の問
題点を解決するもので、高分解能な位置決めができ低価
格化が可能なモータの位置制御装置を提供することを目
的とする。
As described above, the conventional motor position control device has many problems. The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a motor position control device capable of high-resolution positioning and cost reduction.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のモータの位置制御装置は、可動子と固定子の
いずれか一方に多極着磁された永久磁石、他方に駆動コ
イルを有し前記駆動コイルへの駆動電力に応じて前記可
動子の駆動トルクが制御可能なモータと、前記モータの
可動子の位置に応じて多相の連続的、かつ周期的な信号
を出力する第1の検出手段と、前記モータの可動子の回
転軸に連結され90度位相差を持つ二相の矩形波信号を
出力する第2の検出手段と、前記第1の検出手段の信号
にもとづき、第1のトルク指令信号としてアナログ信号
を出力する第1のトルク指令信号発生手段と、前記第2
の検出手段の信号にもとづき、第2のトルク指令信号と
してディジタル信号を出力する第2のトルク指令信号発
生手段と、可動子の目標停止位置と前記第2の検出手段
による可動子の検出位置との差が所定の範囲に入った時
に、前記第2のトルク指令信号発生手段から出力される
移動完了信号にもとづき、第1のトルク指令信号と第2
のトルク指令信号を切替、駆動コイルへの駆動電力を制
御するトルク指令信号切替手段とを備え、前記移動完了
信号が出力されてない時は前記第2のトルク指令信号に
もとづき、前記モータの可動子の駆動トルクを制御し、
前記移動完了信号が出力している時は第1のトルク指令
信号にもとづき、前記モータの可動子の駆動トルクを制
御することにより可動子の位置制御をするように構成さ
れている。
In order to achieve this object, a motor position control device of the present invention has a multi-pole magnetized permanent magnet on either the mover or the stator and a drive coil on the other. A motor that has a drive torque of the mover that can be controlled according to the drive power to the drive coil; and a multiphase continuous and periodic signal that is output according to the position of the mover of the motor. 1 detection means, a second detection means that is connected to the rotary shaft of the mover of the motor and outputs a two-phase rectangular wave signal having a 90-degree phase difference, and a signal from the first detection means. A first torque command signal generating means for outputting an analog signal as a first torque command signal;
Second torque command signal generating means for outputting a digital signal as the second torque command signal based on the signal of the detecting means, the target stop position of the mover, and the mover detecting position by the second detecting means. Is within a predetermined range, the first torque command signal and the second torque command signal are generated based on the movement completion signal output from the second torque command signal generating means.
Torque command signal switching means for switching the torque command signal for controlling the driving power to the drive coil, and when the movement completion signal is not output, the motor is moved based on the second torque command signal. Control the drive torque of the child,
When the movement completion signal is output, the position of the mover is controlled by controlling the drive torque of the mover of the motor based on the first torque command signal.

【0016】[0016]

【作用】この構成によって、前記移動完了信号が出力さ
れてない時は、前記第2のトルク指令信号にもとづき、
前記モータの可動子の駆動トルクを制御し前記移動完了
信号が出力している時(可動子の目標停止位置と前記第
2の検出手段による可動子の検出位置との差が所定の範
囲に入った時)は第1のトルク指令信号にもとづき、前
記モータの可動子の駆動トルクを制御するので可動子の
位置制御位置偏差演算手段から出力される位置偏差信号
の不感帯が不要となり、高価な高分解能のエンコーダも
不要となるので上述した目的である高分解能な位置決め
ができ、低価格化が可能なモータの位置制御装置が実現
できる。
With this configuration, when the movement completion signal is not output, based on the second torque command signal,
When the drive torque of the mover of the motor is controlled and the movement completion signal is output (the difference between the target stop position of the mover and the detected position of the mover by the second detecting means falls within a predetermined range). Is controlled based on the first torque command signal, the drive torque of the mover of the motor is controlled. Therefore, the dead zone of the position deviation signal output from the position control position deviation calculating means of the mover is not required, and the cost is high. Since a resolution encoder is not necessary, it is possible to realize a motor position control device capable of high-resolution positioning, which is the purpose described above, and cost reduction.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
(Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は本発明の第1の一実施例における位
置制御装置のシステム構成図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram of a position control device in a first embodiment of the present invention.

【0019】図1において、1はモータの可動子であ
り、2,3,4はモータ駆動コイルである。12は第2
の検出手段であり、可動子1の回転軸に連結され90度
位相差を持つ二相の矩形波信号を出力する。8は第2の
トルク指令信号発生手段であり、可動子の目標停止位置
に応じた位置決め指令信号を出力する第2の指令手段9
と、第2の検出手段12の二相の矩形波信号を入力する
とともに第2の指令手段9の位置決め指令信号が接続さ
れ、この二相の矩形波信号と位置決め指令信号との差に
もとづく位置偏差信号を出力し、可動子の目標停止位置
と前記第2の検出手段12による可動子の検出位置との
差が零になった時に移動完了信号FSを出力する位置偏
差演算手段10と、位置偏差演算手段10からの位置偏
差信号を平滑増幅し、同時に制御を安定化するための位
相補償を行い第2のトルク指令信号T2を出力する第2
の誤差増幅器11により構成される。6は前記可動子1
の位置に応じた2相の連続的かつ周期的かつ電気角で、
90度ずつ位相のずれた正弦波信号S1,S2を出力す
る第1の検出手段である。7は第1のトルク指令信号発
生手段であり、加算器82の出力が常に零となるよう制
御するための加算器出力制御信号を読み出し手段71に
出力し、前記移動完了信号FSにより記憶手段72の出
力を固定するため前記加算器出力制御信号の出力の停止
を行う第1の指令手段70と、前記記憶手段72に記憶
された多相正弦波信号を読み出すための読み出し手段7
1と、前記第1の検出手段6の信号出力S1,S2にそ
れぞれ所定値の乗算を行うための重み付け指令信号G
1,G2を出力する記憶手段72と、前記第1の検出手
段6の信号出力S1,S2に、前記第1のトルク指令信
号発生手段7からの重み付け指令信号G1,G2をそれ
ぞれ掛け合わせることにより重み付けを行う乗算器81
と、前記乗算器81の出力を合成する加算器82と、前
記加算器82の出力を平滑増幅し、同時に制御を安定化
するための位相補償を行う第1の誤差増幅器83とによ
り構成される。5は第2の誤差増幅器11からの第2の
トルク指令信号が接続され、位置偏差演算手段10から
出力される移動完了信号が発生されていない時は第2の
トルク指令信号T2にもとづき駆動コイル2,3,4へ
の駆動電力を制御し、移動完了信号が発生している時は
第1のトルク指令信号にもとづき駆動コイル2,3,4
への駆動電力を制御することで可動子の位置制御を行う
トルク指令信号切替手段である。モータ駆動コイル2,
3,4の一端は共通接続され、他端はトルク指令信号切
替手段5に接続される。
In FIG. 1, 1 is a mover of the motor, and 2, 3 and 4 are motor drive coils. 12 is the second
And outputs a two-phase rectangular wave signal connected to the rotary shaft of the mover 1 and having a phase difference of 90 degrees. Reference numeral 8 denotes a second torque command signal generating means, which outputs a positioning command signal according to the target stop position of the mover.
And the positioning command signal of the second command means 9 are connected while the two-phase rectangular wave signal of the second detecting means 12 is input, and the position based on the difference between the two-phase rectangular wave signal and the positioning command signal. Position deviation calculating means 10 which outputs a deviation signal and outputs a movement completion signal FS when the difference between the target stop position of the mover and the position of the mover detected by the second detecting means 12 becomes zero. A second output which outputs a second torque command signal T2 by smoothing and amplifying the position deviation signal from the deviation calculating means 10 and simultaneously performing phase compensation for stabilizing the control.
Error amplifier 11. 6 is the mover 1
With two phases of continuous, periodic and electrical angle according to the position of
The first detecting means outputs the sine wave signals S1 and S2 whose phases are shifted by 90 degrees. Reference numeral 7 denotes a first torque command signal generating means, which outputs an adder output control signal for controlling the output of the adder 82 to be always zero to the reading means 71, and the storage means 72 by the movement completion signal FS. First command means 70 for stopping the output of the adder output control signal in order to fix the output of the adder, and read means 7 for reading the polyphase sine wave signal stored in the storage means 72.
1 and the weighting command signal G for multiplying the signal outputs S1 and S2 of the first detecting means 6 by a predetermined value, respectively.
By multiplying the storage means 72 for outputting 1 and G2 and the signal outputs S1 and S2 of the first detecting means 6 by the weighting command signals G1 and G2 from the first torque command signal generating means 7, respectively. Multiplier 81 for weighting
And an adder 82 for synthesizing the output of the multiplier 81, and a first error amplifier 83 for smoothing and amplifying the output of the adder 82 and at the same time performing phase compensation for stabilizing the control. . Reference numeral 5 is a drive coil based on the second torque command signal T2 when the second torque command signal from the second error amplifier 11 is connected and the movement completion signal output from the position deviation computing means 10 is not generated. The drive power to the drive coils 2, 3, 4 is controlled based on the first torque command signal when the movement completion signal is generated.
Is a torque command signal switching means for controlling the position of the mover by controlling the drive power to the motor. Motor drive coil 2,
One end of 3, 4 is commonly connected, and the other end is connected to the torque command signal switching means 5.

【0020】以上のように構成されたモータの位置制御
装置について、その動作を説明する。
The operation of the motor position control device configured as described above will be described.

【0021】図5に示した従来例のモータの位置制御装
置と同様に、位置偏差演算手段10において、第2の指
令手段9からの位置決め指令信号と第2の検出手段12
の二相の矩形波信号を入力し、前記位置決め指令信号に
よる目標停止位置と矩形波信号による可動子の位置を比
較しその結果を位置偏差信号として誤差増幅器11に出
力され、前記誤差増幅器出力を平滑増幅し同時に制御を
安定化するための位相補償を行い第2のトルク指令信号
T2を前記トルク指令切替手段5に出力し、この第2の
トルク指令信号T2により駆動コイルへの駆動電力の制
御を行っている。
Similar to the conventional motor position control device shown in FIG. 5, in the position deviation calculating means 10, the positioning command signal from the second command means 9 and the second detecting means 12 are used.
The two-phase rectangular wave signal is input, the target stop position based on the positioning command signal and the position of the mover based on the rectangular wave signal are compared, and the result is output to the error amplifier 11 as a position deviation signal. Smooth amplification is performed and at the same time phase compensation is performed to stabilize the control, and a second torque command signal T2 is output to the torque command switching means 5, and the drive power to the drive coil is controlled by the second torque command signal T2. It is carried out.

【0022】ここで、従来のモータの位置制御装置と異
なる点は位置偏差信号に不感帯がなく、位置偏差信号が
零となると移動完了信号FSを出力される点と、第1の
指令手段70と、読み出し手段71と、記憶手段72
と、乗算器81と、加算器82と、第1の誤差増幅器8
3を設けた点と、移動完了信号FSが発生していない時
は第2のトルク指令信号T2にもとづき駆動コイルへの
駆動電力の制御を行い、移動完了信号FSが発生してい
る時(目標停止位置と矩形波信号による可動子の位置の
差が零になった時)は第1のトルク指令信号T1にもと
づき駆動コイルへの駆動電力の制御を行うことで可動子
の位置制御を行う点である。
Here, a point different from the conventional motor position control device is that the position deviation signal has no dead zone, and when the position deviation signal becomes zero, the movement completion signal FS is output, and the first command means 70. Read means 71 and storage means 72
, Multiplier 81, adder 82, and first error amplifier 8
3 is provided and when the movement completion signal FS is not generated, the drive power to the drive coil is controlled based on the second torque command signal T2, and when the movement completion signal FS is generated (target When the difference between the stop position and the position of the mover due to the rectangular wave signal becomes zero), the position of the mover is controlled by controlling the drive power to the drive coil based on the first torque command signal T1. Is.

【0023】以下に、移動完了信号FSが発生した時の
第1の指令手段70と、読み出し手段71と、記憶手段
72と、乗算器81と、加算器82と、第1の誤差増幅
器83と、トルク指令信号切替手段5についてその動作
を説明する。
Below, the first command means 70, the read means 71, the storage means 72, the multiplier 81, the adder 82, and the first error amplifier 83 when the movement completion signal FS is generated. The operation of the torque command signal switching means 5 will be described.

【0024】図2は図1におけるモータの位置制御装置
の動作説明図である。図2において記憶手段72の重み
付け指令信号G1,G2にもとづき、第1の検出手段6
の信号出力S1,S2を重み付け合成演算し、その結果
である第1のトルク指令信号T1を示したものである。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the motor position control device shown in FIG. In FIG. 2, based on the weighting command signals G1 and G2 of the storage means 72, the first detection means 6
2 shows the first torque command signal T1 which is the result of the weighted synthesis calculation of the signal outputs S1 and S2.

【0025】図2に示すように、第1のトルク指令信号
T1は詳細は後述するが、上記演算の結果、可動子の位
置θに応じた周期的な分布特性を持つようになる。そし
てその分布特性は、記憶手段72の重み付け指令信号G
1,G2の値により制御可能であり、重み付け指令信号
G1,G2により一義的に第1のトルク指令信号T1の
可動子位置に対する分布特性が決定される。
As will be described in detail later, as shown in FIG. 2, the first torque command signal T1 has a periodic distribution characteristic according to the position θ of the mover as a result of the above calculation. The distribution characteristic is determined by the weighting command signal G of the storage means 72.
The weighting command signals G1 and G2 uniquely determine the distribution characteristics of the first torque command signal T1 with respect to the mover position.

【0026】一方、1〜4の各構成要素により構成され
たモータは、たとえばいわゆる直流モータあるいはブラ
シレスモータであって、第1のトルク指令信号T1に応
じてトルク指令信号切替手段5により駆動コイル2〜4
への駆動電流が制御された場合、その駆動電流に概略比
例した駆動トルクがモータに発生するものである。すな
わち、第1のトルク指令信号T1によりモータの駆動ト
ルクが線形制御されるように構成されている。
On the other hand, the motor constituted by the respective constituent elements 1 to 4 is, for example, a so-called DC motor or a brushless motor, and the drive coil 2 is driven by the torque command signal switching means 5 in accordance with the first torque command signal T1. ~ 4
When the drive current to the motor is controlled, a drive torque approximately proportional to the drive current is generated in the motor. That is, the drive torque of the motor is linearly controlled by the first torque command signal T1.

【0027】このような第1のトルク指令信号T1の分
布特性のもと、モータの位置制御における動作について
説明する。
Based on the distribution characteristic of the first torque command signal T1 as described above, the operation in the position control of the motor will be described.

【0028】位置制御は、重み付け指令信号G1,G2
を一定値とし、第1のトルク指令信号T1の分布特性を
時間的に静止させることにより実現できる。この第1の
トルク指令信号T1の静止分布をtとする。
Position control is performed by weighting command signals G1 and G2.
Can be realized by keeping the distribution characteristic of the first torque command signal T1 stationary with respect to time. The static distribution of the first torque command signal T1 is t.

【0029】上記静止分布tの発生により、可動子1が
初期状態として図2のB点に停止していたとすると、T
bなる大きさで正方向の第1のトルク指令信号T1がト
ルク指令信号切替手段5に出力される。このときトルク
指令信号切替手段5は、駆動コイル2〜4のうち転流制
御により選択された駆動コイルに対してTbに応じた駆
動電流を供給する。
Assuming that the mover 1 is initially stopped at the point B in FIG. 2 due to the occurrence of the static distribution t, T
A first torque command signal T1 in the positive direction having a magnitude of b is output to the torque command signal switching means 5. At this time, the torque command signal switching means 5 supplies a drive current corresponding to Tb to the drive coil selected by the commutation control among the drive coils 2 to 4.

【0030】ここで、転流制御は可動子1の位置に応じ
てモータが最も効率良く、図2のA点の方向に向けて駆
動されるように、駆動コイル2,3,4のうち通電すべ
き駆動コイルを選択するように行われる。
Here, commutation control is performed by energizing the drive coils 2, 3 and 4 so that the motor is most efficiently driven in accordance with the position of the mover 1 and is driven in the direction of point A in FIG. This is done so that the drive coil to be selected is selected.

【0031】その結果、モータはTbに応じた駆動トル
クを発生し、可動子1はB点よりA点に向けて移動を始
める。
As a result, the motor generates a driving torque according to Tb, and the mover 1 starts moving from point B toward point A.

【0032】やがて可動子1はA点に達するが、可動子
1が有する慣性によりA点を通り過ぎてしまう。
Although the mover 1 eventually reaches the point A, it passes through the point A due to the inertia of the mover 1.

【0033】A点を通り過ぎ、たとえばC点に達した場
合第1の誤差増幅器83はTcなる大きさで負方向の第
1のトルク指令信号T1をトルク指令信号切替手段5に
出力する。このときトルク指令信号切替手段5は、駆動
コイル2,3,4のうち転流制御により選択された駆動
コイルに対してTcに応じた駆動電流を供給する。
When point A is reached and point C is reached, for example, the first error amplifier 83 outputs a negative first torque command signal T1 having a magnitude Tc to the torque command signal switching means 5. At this time, the torque command signal switching means 5 supplies a drive current corresponding to Tc to the drive coil selected by the commutation control among the drive coils 2, 3 and 4.

【0034】ここで、転流制御は可動子1の位置に応じ
てモータが最も効率良く、図2のA点の方向に向けて駆
動されるように、駆動コイル2,3,4のうち通電すべ
き駆動コイルを選択するように行われる。
Here, the commutation control is performed by energizing the drive coils 2, 3 and 4 so that the motor is most efficiently driven in accordance with the position of the mover 1 and is driven in the direction of point A in FIG. This is done so that the drive coil to be selected is selected.

【0035】その結果、モータにはTcに応じた駆動ト
ルクが発生し、すなわち可動子1にはC点よりA点に向
けた駆動トルクが作用することになる。
As a result, the drive torque corresponding to Tc is generated in the motor, that is, the drive torque from the point C toward the point A acts on the mover 1.

【0036】したがって、可動子1はA点に安定して停
止するように位置制御されることになる。
Therefore, the position of the mover 1 is controlled so as to be stably stopped at the point A.

【0037】そして駆動コイルに対して供給される駆動
電流は、静止分布tに沿って可動子1の位置に応じて加
減され、安定点であるA点においては駆動コイルの駆動
電流は零となる。
The drive current supplied to the drive coil is adjusted according to the position of the mover 1 along the stationary distribution t, and the drive current of the drive coil becomes zero at the stable point A. .

【0038】つまり、位置制御が完了し安定点であるA
点に可動子1が停止すると、モータの駆動コイルへの電
力供給は零となり、従来のステッピングモータのように
保持トルクを維持するための各相巻線コイルへの励磁電
流は供給されない。
That is, the position control is completed and the stable point A is reached.
When the mover 1 stops at the point, the power supply to the drive coil of the motor becomes zero, and the exciting current to each phase winding coil for maintaining the holding torque as in the conventional stepping motor is not supplied.

【0039】したがって、電力損失による発熱が少なく
高効率である。次に、先に述べた第1のトルク指令信号
T1の分布特性の発生原理について説明する。第1のト
ルク指令信号T1は、記憶手段72の重み付け指令信号
G1,G2にもとづき、第1の検出手段6の信号出力S
1,S2を(数1)のごとく合成演算することにより得
ることができる。
Therefore, the heat generation due to the power loss is small and the efficiency is high. Next, the generation principle of the above-mentioned distribution characteristic of the first torque command signal T1 will be described. The first torque command signal T1 is based on the weighting command signals G1 and G2 of the storage means 72, and the signal output S of the first detection means 6 is output.
1 and S2 can be obtained by performing a composite operation as in (Equation 1).

【0040】[0040]

【数1】 [Equation 1]

【0041】ここで、第1の検出手段6の信号出力S
1,S2として、(数2),(数3)のごとく互いに電
気角で90度の位相差を有する正弦波信号が出力される
ものとする。
Here, the signal output S of the first detecting means 6
As S1 and S2, it is assumed that sine wave signals having a phase difference of 90 degrees in electrical angle are output as in (Equation 2) and (Equation 3).

【0042】[0042]

【数2】 [Equation 2]

【0043】[0043]

【数3】 (Equation 3)

【0044】このような正弦波信号出力を得る方法とし
ては、可動子に連結された多極着磁された永久磁石の表
面磁束を磁気抵抗素子(MR素子)により検出する方法
が一般的である。
As a method of obtaining such a sine wave signal output, a method of detecting the surface magnetic flux of a multi-pole magnetized permanent magnet connected to a mover by a magnetoresistive element (MR element) is generally used. .

【0045】図3は第1の検出手段の具体的構成例を示
す図である。図3に示すように、多極着磁された永久磁
石の表面磁束を極歯構造を有する磁性体により集束し、
磁気電気変換素子(たとえばホール素子)により検出す
る方法も考えられる。
FIG. 3 is a diagram showing a concrete example of the configuration of the first detecting means. As shown in FIG. 3, the surface magnetic flux of a multi-pole magnetized permanent magnet is focused by a magnetic substance having a pole tooth structure,
A method of detecting with a magnetoelectric conversion element (for example, a Hall element) is also possible.

【0046】なお、(数2),(数3)におけるθは、
可動子の位置(電気角)である。一方、指令手段70の
重み付け指令信号G1,G2としては、記憶手段72に
記憶している(数4),(数5)のごとく互いに電気角
で90度の位相差を有する正弦波信号が読み出し手段7
1によって読み出され出力されるものとする。
Note that θ in (Equation 2) and (Equation 3) is
This is the position (electrical angle) of the mover. On the other hand, as the weighting command signals G1 and G2 of the command means 70, sine wave signals stored in the storage means 72 and having a phase difference of 90 degrees in electrical angle are read out as shown in (expression 4) and (expression 5). Means 7
It is assumed that it is read out by 1 and output.

【0047】[0047]

【数4】 [Equation 4]

【0048】[0048]

【数5】 (Equation 5)

【0049】なお、(数4),(数5)におけるθは、
前記加算器82の出力を零とする加算器出力制御信号で
ある。
Note that θ in (Equation 4) and (Equation 5) is
This is an adder output control signal that makes the output of the adder 82 zero.

【0050】なお、このような記憶手段72はROMの
ような記憶素子にディジタル正弦波信号を記憶させるこ
とにより実現でき、また読み出し手段71はカウンター
により実現できる。
The storage means 72 can be realized by storing a digital sine wave signal in a storage element such as a ROM, and the reading means 71 can be realized by a counter.

【0051】(数2),(数3),(数4),(数5)
により、(数1)は(数6)のごとく表される。
(Equation 2), (Equation 3), (Equation 4), (Equation 5)
Thus, (Equation 1) is expressed as (Equation 6).

【0052】[0052]

【数6】 (Equation 6)

【0053】次に、実際の回路の動作について説明す
る。前記検出手段6の信号出力S1,S2に、前記指令
手段7の重み付け指令信号G1,G2を乗算器81によ
り乗算し、その結果を加算器82により合成する。その
合成結果を誤差増幅器83により平滑増幅し、同時に制
御を安定化するための位相補償を行い、その結果を第1
のトルク指令信号T1としてトルク指令信号切替手段5
に出力し、上述の位置制御を行う。
Next, the operation of the actual circuit will be described. The signal outputs S1 and S2 of the detection means 6 are multiplied by the weighting command signals G1 and G2 of the command means 7 by the multiplier 81, and the result is combined by the adder 82. The combined result is smoothed and amplified by the error amplifier 83, and at the same time, phase compensation for stabilizing the control is performed.
Torque command signal switching means 5 as the torque command signal T1
To perform the above-mentioned position control.

【0054】また第1の検出手段6においては、前記モ
ータの可動子1に連結された多極着磁された永久磁石
と、その表面磁束を集束するための極歯構造を有する磁
性体と、その集束された磁束を電気信号に変換する磁気
電気変換素子の構成により、安価に位置を検出する手段
が実現でき、DCサーボモータのように高価なエンコー
ダを用いる必要はない。また、前記位置偏差信号に不感
帯がないため前記第2の検出手段12の矩形波が有効に
使えるためFA分野に使われている高価な光学式エンコ
ーダである必要がない。その結果、安価なモータの位置
制御装置が実現できる。
In the first detecting means 6, a multi-pole magnetized permanent magnet connected to the mover 1 of the motor, and a magnetic body having a pole tooth structure for concentrating the surface magnetic flux, The structure of the magneto-electric conversion element that converts the focused magnetic flux into an electric signal can realize a means for detecting the position at low cost, and it is not necessary to use an expensive encoder such as a DC servo motor. Further, since the position deviation signal has no dead zone, the rectangular wave of the second detecting means 12 can be effectively used, so that it is not necessary to use an expensive optical encoder used in the FA field. As a result, an inexpensive motor position control device can be realized.

【0055】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について説明する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below.

【0056】図4は本発明の第2の実施例におけるモー
タの位置制御装置を示すものである。
FIG. 4 shows a motor position control device according to the second embodiment of the present invention.

【0057】図4において、図1に示した第1の実施例
におけるモータの位置制御装置と異なる部分は、モータ
がブラシレスモータであり前記可動子の位置に応じて前
記駆動コイルの通電切替を行うための可動子の位置検出
器60と、変換手段61を設け、前記可動子の位置検出
器60を第1の検出手段6の代替として用いている点で
ある。
In FIG. 4, the difference from the motor position control device in the first embodiment shown in FIG. 1 is that the motor is a brushless motor and the energization switching of the drive coil is performed according to the position of the mover. For this reason, a mover position detector 60 and a conversion means 61 are provided, and the mover position detector 60 is used as an alternative to the first detection means 6.

【0058】以下に可動子の位置検出器60と、変換手
段61の動作を説明する。なお、説明に際して第2の指
令手段9と、位置偏差演算手段10と、第2の誤差増幅
器11と、トルク指令信号切替手段5と、第1の指令手
段70と、読み出し手段71と記憶手段72と、乗算器
81と、加算器82と、第1の誤差増幅器83について
は本発明の第1の実施例と同様の動作であるため説明を
省略する。
The operations of the mover position detector 60 and the converting means 61 will be described below. In the description, the second command means 9, the position deviation calculation means 10, the second error amplifier 11, the torque command signal switching means 5, the first command means 70, the reading means 71, and the storage means 72. The operations of the multiplier 81, the adder 82, and the first error amplifier 83 are the same as those of the first embodiment of the present invention, and the description thereof will be omitted.

【0059】可動子の位置検出器60の信号出力C1,
C2,C3として、(数7),(数8),(数9)のご
とく互いに電気角で120度の位相差を有する正弦波信
号が出力されるものとする。
Signal output C1 of the mover position detector 60
As C2 and C3, it is assumed that sine wave signals having a phase difference of 120 degrees in electrical angle are output as in (Equation 7), (Equation 8), and (Equation 9).

【0060】[0060]

【数7】 (Equation 7)

【0061】[0061]

【数8】 (Equation 8)

【0062】[0062]

【数9】 [Equation 9]

【0063】なお、(数6),(数7),(数8)にお
けるθは、可動子の位置(電気角)である。
Note that θ in (Equation 6), (Equation 7), and (Equation 8) is the position (electrical angle) of the mover.

【0064】(数7),(数8),(数9)により、
(数7)と互いに90度位相差を有する正弦波信号をえ
るには(数10),(数11),(数12)のごとく表
される条件に合うA,B,Cをそれぞれ変換手段61に
て(数7),(数8),(数9)を掛け合わせ、その結
果を足すことで可能となる。
From (Equation 7), (Equation 8), (Equation 9),
In order to obtain a sine wave signal having a phase difference of 90 degrees with (Equation 7), A, B, and C that meet the conditions expressed by (Equation 10), (Equation 11), and (Equation 12) are converted respectively. This is possible by multiplying (Equation 7), (Equation 8), (Equation 9) at 61 and adding the results.

【0065】[0065]

【数10】 [Equation 10]

【0066】[0066]

【数11】 [Equation 11]

【0067】[0067]

【数12】 (Equation 12)

【0068】したがって、高分解能な位置決めができ安
価なモータの位置制御装置が可能となるものである。
Therefore, it becomes possible to realize an inexpensive motor position control device capable of high-resolution positioning.

【0069】なお、可動子の位置検出器60は周知のコ
ミュテーションセンサーであり、具体的にはホール素子
を2個から3個用いることで実現できる。
The mover position detector 60 is a well-known commutation sensor, and specifically, it can be realized by using two to three Hall elements.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上のように本発明は、可動子と固定子
のいずれか一方に多極着磁された永久磁石、他方に駆動
コイルを有し前記駆動コイルへの駆動電力に応じて前記
可動子の駆動トルクが制御可能なモータと、前記モータ
の可動子の位置に応じて多相の連続的かつ周期的な信号
を出力する第1の検出手段と、前記モータの可動子の回
転軸に連結され90度位相差を持つ二相の矩形波信号を
出力する第2の検出手段と、前記第1の検出手段の信号
にもとづき、第1のトルク指令信号としてアナログ信号
を出力する第1のトルク指令信号発生手段と、前記第2
の検出手段の信号にもとづき、第2のトルク指令信号と
してディジタル信号を出力する第2のトルク指令信号発
生手段と、可動子の目標停止位置と前記第2の検出手段
による可動子の検出位置との差が所定の範囲に入った時
に、前記第2のトルク指令信号発生手段から出力される
移動完了信号にもとづき、第1のトルク指令信号と第2
のトルク指令信号を切替、駆動コイルへの駆動電力を制
御するトルク指令信号切替手段とを備え、前記移動完了
信号が出力されてない時は前記第2のトルク指令信号に
もとづき、前記モータの可動子の駆動トルクを制御し、
前記移動完了信号が出力している時は第1のトルク指令
信号にもとづき、前記モータの可動子の駆動トルクを制
御することにより可動子の位置制御をするので高分解能
な位置決めができ、低価格化が可能なモータの位置制御
装置が実現できるものである。
As described above, according to the present invention, one of the mover and the stator has a multi-pole magnetized permanent magnet, and the other has a drive coil. A motor whose drive torque is controllable, a first detecting means for outputting a multi-phase continuous and periodic signal according to the position of the mover of the motor, and a rotating shaft of the mover of the motor. A second detecting means connected to the first detecting means for outputting a two-phase rectangular wave signal having a phase difference of 90 degrees, and a first detecting means for outputting an analog signal as a first torque command signal based on the signal of the first detecting means. Torque command signal generating means, and the second
Second torque command signal generating means for outputting a digital signal as the second torque command signal based on the signal of the detecting means, the target stop position of the mover, and the mover detecting position by the second detecting means. Is within a predetermined range, the first torque command signal and the second torque command signal are generated based on the movement completion signal output from the second torque command signal generating means.
Torque command signal switching means for switching the torque command signal for controlling the driving power to the drive coil, and when the movement completion signal is not output, the motor is moved based on the second torque command signal. Control the drive torque of the child,
When the movement completion signal is output, the position of the mover is controlled by controlling the drive torque of the mover of the motor based on the first torque command signal, so that high-resolution positioning can be performed and the price is low. A motor position control device that can be realized can be realized.

【0071】また、可動子の位置検出器を第1の検出手
段の代替として用いることにより、さらに上記した効果
を高めることが可能となるものである。
Further, by using the mover position detector as an alternative to the first detecting means, the above-mentioned effect can be further enhanced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例におけるモータ位置制御
装置のシステム構成図
FIG. 1 is a system configuration diagram of a motor position control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例における動作説明図FIG. 2 is an operation explanatory diagram in the first embodiment of the present invention.

【図3】第1の検出手段の具体的構成例を示す図FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration example of first detecting means.

【図4】本発明の第2の実施例におけるモータ位置制御
装置のシステム構成図
FIG. 4 is a system configuration diagram of a motor position control device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来のモータの位置制御装置の回路構成図FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a conventional motor position control device.

【図6】従来のモータの位置制御装置における位置偏差
信号を示す図
FIG. 6 is a diagram showing a position deviation signal in a conventional motor position control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 可動子 2,3,4 駆動コイル 5 トルク指令信号切替手段 6 第1の検出手段 7 第1のトルク指令信号発生手段 8 第2のトルク指令信号発生手段 9 第2の指令手段 10 位置偏差演算手段 11 第2の誤差増幅器 12 第2の検出手段 60 可動子の位置検出器 61 変換手段 70 第1の指令手段 71 読み出し手段 72 記憶手段 81 乗算器 82 加算器 83 第1の誤差増幅器 1 Movable Element 2, 3, 4 Drive Coil 5 Torque Command Signal Switching Means 6 First Detecting Means 7 First Torque Command Signal Generating Means 8 Second Torque Command Signal Generating Means 9 Second Command Means 10 Position Deviation Calculation Means 11 Second error amplifier 12 Second detection means 60 Mover position detector 61 Conversion means 70 First command means 71 Readout means 72 Storage means 81 Multiplier 82 Adder 83 First error amplifier

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】可動子と固定子のいずれか一方に多極着磁
された永久磁石、他方に駆動コイルを有し、前記駆動コ
イルへの駆動電力に応じて前記可動子の駆動トルクが制
御可能なモータと、前記モータの可動子の位置に応じて
多相の連続的かつ周期的な信号を出力する第1の検出手
段と、前記モータの可動子の回転軸に連結され90度位
相差を持つ二相の矩形波信号を出力する第2の検出手段
と、前記第1の検出手段の信号にもとづき、第1のトル
ク指令信号としてアナログ信号を出力する第1のトルク
指令信号発生手段と、前記第2の検出手段の信号にもと
づき、第2のトルク指令信号としてディジタル信号を出
力する第2のトルク指令信号発生手段と、可動子の目標
停止位置と前記第2の検出手段による可動子の検出位置
との差が所定の範囲に入った時に、前記第2のトルク指
令信号発生手段から出力される移動完了信号にもとづ
き、第1のトルク指令信号と第2のトルク指令信号を切
替、駆動コイルへの駆動電力を制御するトルク指令信号
切替手段とを備え、前記移動完了信号が出力されてない
時は、前記第2のトルク指令信号にもとづき、前記モー
タの可動子の駆動トルクを制御し、前記移動完了信号が
出力している時は第1のトルク指令信号にもとづき、前
記モータの可動子の駆動トルクを制御することにより可
動子の位置制御をするようにしたモータの位置制御装
置。
1. A mover and a stator each have a multi-pole magnetized permanent magnet and the other has a drive coil, and the drive torque of the mover is controlled according to the drive power to the drive coil. A possible motor, first detection means for outputting multi-phase continuous and periodic signals according to the position of the mover of the motor, and a 90 degree phase difference connected to the rotary shaft of the mover of the motor. And a second torque command signal generating means for outputting an analog signal as a first torque command signal on the basis of the signal of the first detecting means. A second torque command signal generating means for outputting a digital signal as a second torque command signal based on the signal of the second detecting means, a target stop position of the mover, and a mover by the second detecting means. The difference from the detection position of The torque for controlling the drive power to the drive coil by switching the first torque command signal and the second torque command signal based on the movement completion signal output from the second torque command signal generating means when entering Command signal switching means, and when the movement completion signal is not output, the drive torque of the mover of the motor is controlled based on the second torque command signal, and the movement completion signal is output. A position control device for the motor, which controls the position of the mover by controlling the drive torque of the mover of the motor based on the first torque command signal when the motor is on.
【請求項2】可動子と固定子のいずれか一方に多極着磁
された永久磁石、他方に駆動コイルを有し、前記駆動コ
イルへの駆動電力に応じて前記可動子の駆動トルクが制
御可能なモータと、前記モータの可動子の回転軸に連結
され90度位相差を持つ二相の矩形波信号を出力する第
2の検出手段と、前記モータの可動子の位置に応じて前
記駆動コイルの通電切替を行うための前記可動子の位置
検出器と、前記可動子の位置検出器の信号を90度位相
差を持つ二相の連続的かつ周期的な信号に変換する変換
手段と、前記変換手段の信号にもとづき、第1のトルク
指令信号としてアナログ信号を出力する第1のトルク指
令信号発生手段と、前記第2の検出手段の信号にもとづ
き、第2のトルク指令信号としてディジタル信号を出力
する第2のトルク指令信号発生手段と、可動子の目標停
止位置と前記第2の検出手段による可動子の検出位置と
の差が所定の範囲に入った時に、前記第2のトルク指令
信号発生手段から出力される移動完了信号にもとづき、
第1のトルク指令信号と第2のトルク指令信号を切替、
駆動コイルへの駆動電力を制御するトルク指令信号切替
手段とを備え、前記移動完了信号が出力されてない時
は、前記第2のトルク指令信号にもとづき、前記モータ
の可動子の駆動トルクを制御し、前記移動完了信号が出
力している時は第1のトルク指令信号にもとづき、前記
モータの可動子の駆動トルクを制御することにより可動
子の位置制御をするようにしたモータの位置制御装置。
2. A mover and a stator each have a multi-pole magnetized permanent magnet and the other has a drive coil, and the drive torque of the mover is controlled according to the drive power to the drive coil. A possible motor, second detection means connected to the rotary shaft of the mover of the motor and outputting a two-phase rectangular wave signal having a 90-degree phase difference, and the drive according to the position of the mover of the motor. A position detector of the mover for switching the energization of the coil; and a conversion means for converting the signal of the position detector of the mover into a two-phase continuous and periodic signal having a 90-degree phase difference, A first torque command signal generating means for outputting an analog signal as a first torque command signal based on the signal of the converting means, and a digital signal as a second torque command signal based on the signal of the second detecting means. Second torque to output Output from the second torque command signal generation means when the difference between the command signal generation means, the target stop position of the mover and the detected position of the mover by the second detection means falls within a predetermined range. Based on the movement completion signal,
Switching between the first torque command signal and the second torque command signal,
A torque command signal switching means for controlling the drive power to the drive coil, and when the movement completion signal is not output, the drive torque of the mover of the motor is controlled based on the second torque command signal. However, when the movement completion signal is output, the position control device for the motor is configured to control the position of the mover by controlling the drive torque of the mover of the motor based on the first torque command signal. .
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