JPH09107694A - Servo system - Google Patents
Servo systemInfo
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- JPH09107694A JPH09107694A JP7286872A JP28687295A JPH09107694A JP H09107694 A JPH09107694 A JP H09107694A JP 7286872 A JP7286872 A JP 7286872A JP 28687295 A JP28687295 A JP 28687295A JP H09107694 A JPH09107694 A JP H09107694A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、速度が急激に変化
する移動物体の制御に利用されるサーボシステム、特に
監視用カメラのズーミングやパンニングの操作に使用さ
れるモータを駆動するためのサーボシステムに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servo system used for controlling a moving object whose speed changes rapidly, and more particularly to a servo system for driving a motor used for zooming and panning operations of a surveillance camera. It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】直流サーボシステムによる位置制御の技
術は各分野において広く利用されている。しかしなが
ら、位置制御ループのみによって物体の移動を制御しよ
うとすると、ゲインを上げることにより不安定となり易
いので、通常、速度制御ループが併用されている。すな
わち、例えば直流のタコジェネレータ付きのモータを用
い、その出力を負帰還させて目標値を通り過ぎることの
ないように制御することが従来行われている。2. Description of the Related Art Position control technology using a DC servo system is widely used in various fields. However, if it is attempted to control the movement of the object only by the position control loop, it tends to become unstable by increasing the gain. Therefore, the speed control loop is usually used together. That is, for example, a motor with a DC tacho-generator is used, and its output is negatively fed back and controlled so as not to pass a target value.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな制御を行なう場合、タコジェネレータからの帰還量
が大となると、定速走行時、特に低速時の動作は安定す
るが、動作が急激に変化する動作開始時や動作停止時の
位置制御の遅れが大となり、目的とする制御動作の達成
が困難となる。勿論、逆に、タコジェネレータからの帰
還量を小さくし過ぎれば速度制御ループを併用した意味
がなくなり、例えば、低速動作時に負荷変動の影響が大
となり、操作対象物がぎこちない動きをするようにな
る。However, in the case of performing such control, when the feedback amount from the tachogenerator becomes large, the operation is stable during constant speed driving, especially at low speed, but the operation changes rapidly. The delay of the position control at the time of starting or stopping the operation becomes large, and it becomes difficult to achieve the target control operation. Of course, on the contrary, if the feedback amount from the tacho generator is too small, it makes no sense to use the speed control loop together. For example, the influence of the load fluctuation becomes large at low speed operation, and the operation target moves awkwardly. .
【0004】特に、監視カメラ等の雲台のパンニング、
チルティング、あるいはズーミングのサーボ操作におい
ては、超スロー操作と通常移動操作、さらには高速移動
操作との切換が頻繁に行われることがあり、これら各操
作共にガタつきのないスムーズな移動操作が必要とな
る。例えば、ズーミングの超スロー操作において速度制
御ループの帰還量を小とすると画面上の映像のズーミン
グが一時止まったような感じとなる場合があり、不自然
なズーミングとなる。逆に通常あるいは高速移動操作に
おいて速度制御ループの帰還量を大とすると所定の位置
までの移動に時間を要することになる。本発明はこのよ
うな事情に鑑みなされたものであり、高速操作時にもス
ロー操作時にも自然な制御動作を可能にするサーボシス
テムを提供することを目的とするものである。In particular, panning of a camera platform such as a surveillance camera,
In tilting or zooming servo operations, switching between ultra-slow operation, normal moving operation, and high-speed moving operation is often performed, and each of these operations requires smooth moving operation without rattling. Become. For example, if the feedback amount of the speed control loop is set to be small in the super slow operation of zooming, the zooming of the image on the screen may be temporarily stopped, resulting in unnatural zooming. On the contrary, if the feedback amount of the speed control loop is large in the normal or high-speed moving operation, it takes time to move to the predetermined position. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a servo system that enables a natural control operation during both high speed operation and slow operation.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明のサーボシステム
は位置制御ループと速度制御ループによりモータを駆動
制御するサーボシステムであって、該モータの回転速度
に応じた出力を発生するモータ回転速度検出手段と、該
モータの両端間電圧が大のときには前記モータ回転速度
検出手段からの出力値を小とし、該両端間電圧が小のと
きには前記モータ回転速度検出手段からの出力値を大と
する帰還量調整手段とを前記速度制御ループ内に設けて
なることを特徴とするものである。前記帰還量調整手段
としては電圧制御増幅器を用いることができる。A servo system according to the present invention is a servo system for driving and controlling a motor by a position control loop and a speed control loop, and detects a motor rotation speed for generating an output according to the rotation speed of the motor. Means for reducing the output value from the motor rotation speed detection means when the voltage across the motor is high, and a feedback value that increases the output value from the motor rotation speed detection means when the voltage across the motor is low. A quantity adjusting means is provided in the speed control loop. A voltage control amplifier can be used as the feedback amount adjusting means.
【0006】また、前記帰還量調整手段は、前記モータ
回転速度検出手段からの出力の通過をオン/オフするア
ナログスイッチと、前記モータの両端間電圧に応じてこ
のアナログスイッチのオン/オフの期間を変化させるパ
ルス幅変調手段とからなるものとすることもできる。本
発明のサーボシステムは特に前記モータが雲台の所定の
動作部を駆動するものである場合に好適に使用すること
ができる。The feedback amount adjusting means turns on / off the passage of the output from the motor rotation speed detecting means, and the on / off period of the analog switch according to the voltage across the motor. And a pulse width modulating means for changing The servo system of the present invention can be suitably used especially when the motor drives a predetermined operation part of the platform.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施
例に係るサーボシステム内の回路を示すブロック図であ
る。このサーボシステムは制御機器10(例えば雲台を遠
隔操作するためのコントローラ)からの駆動信号を第1
の比較器12、第2の比較器14、および増幅器16を介して
モータ18(例えば雲台に設けられたカメラのズーム部駆
動モータ)に出力し、このモータ18を駆動するためのも
のである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a block diagram showing a circuit in a servo system according to a first embodiment of the present invention. This servo system uses a drive signal from a control device 10 (for example, a controller for remotely operating a platform) as a first drive signal.
Is output to a motor 18 (for example, a zoom unit drive motor of a camera provided on a platform) via the comparator 12, the second comparator 14, and the amplifier 16 to drive the motor 18. .
【0008】モータ18はタコジェネレータ20およびポテ
ンショメータ22と連動し、これらによってモータ18の回
転速度および被操作物の位置が検出され、速度制御およ
び位置制御がなされるようになっている。すなわち、こ
のサーボシステムにおける位置制御ループはポテンショ
メータ22、第1の比較器12、増幅器16およびモータ18か
らなり、ポテンショメータ22から第1の比較器12に出力
される、被操作物の位置に応じた電圧値が、制御機器10
からの、目標値に応じた電圧値と一致するような方向に
モ−タ18を駆動するようになっている。The motor 18 is interlocked with the tachogenerator 20 and the potentiometer 22, and the rotational speed of the motor 18 and the position of the operated object are detected by these, and speed control and position control are performed. That is, the position control loop in this servo system is composed of the potentiometer 22, the first comparator 12, the amplifier 16 and the motor 18, and is output from the potentiometer 22 to the first comparator 12 according to the position of the operated object. The voltage value of the control device 10
The motor 18 is driven in such a direction as to coincide with the voltage value according to the target value.
【0009】また、このサーボシステムにおける速度制
御ループはタコジェネレータ20、後述する電圧制御増幅
器(VCA)24、第2の比較器14、増幅器16およびモー
タ18からなり、タコジェネレータ20から電圧制御増幅器
24を介して第2の比較器14に出力されるモータ18の速度
に対応した電圧値が、比較器12からの電圧値と一致する
ように負帰還制御されるようになっている。The speed control loop in this servo system includes a tacho generator 20, a voltage control amplifier (VCA) 24, which will be described later, a second comparator 14, an amplifier 16 and a motor 18, and the tacho generator 20 to the voltage control amplifier.
Negative feedback control is performed so that the voltage value corresponding to the speed of the motor 18 output to the second comparator 14 via 24 matches the voltage value from the comparator 12.
【0010】ここで、本実施例において帰還量調整手段
として用いられる電圧制御増幅器24の作用について説明
する。電圧制御増幅器24にはモータ18の両端間電圧がコ
ントロール信号として入力されるようになっている。そ
して、電圧制御増幅器24は、この両端間電圧が大のとき
には第2の比較器14に入力されるモータ18の回転速度信
号の出力値(帰還量)を小とし、該両端間電圧が小のと
きには第2の比較器14に入力されるモータ18の回転速度
信号の出力値(帰還量)を大とするように電圧制御を行
なう。このモータ両端間電圧値と帰還量との増減関係は
直線的に変化する関係としてもよいし、ステップ的に変
化する関係としてもよい。Here, the operation of the voltage control amplifier 24 used as the feedback amount adjusting means in this embodiment will be described. The voltage between both ends of the motor 18 is input to the voltage control amplifier 24 as a control signal. The voltage control amplifier 24 reduces the output value (feedback amount) of the rotation speed signal of the motor 18 input to the second comparator 14 when the voltage between both ends is large, and the voltage between both ends is small. At times, voltage control is performed so that the output value (feedback amount) of the rotation speed signal of the motor 18 input to the second comparator 14 is increased. The increasing / decreasing relationship between the voltage value across the motor and the feedback amount may be a linearly changing relationship or a stepwise changing relationship.
【0011】この結果、モータ18の高速回転時には速度
制御が抑制傾向となる一方、モータ18の低速回転時には
充分な速度制御が得られるようになり、高速操作時にも
スロー操作時にも自然な制御動作が可能になる。図2は
本発明の第2の実施例に係るサーボシステム内の回路を
示すブロック図である。本実施例において前記第1の実
施例と同様の構成要素については同一の参照番号を付
し、その説明は省略する。As a result, the speed control tends to be suppressed when the motor 18 rotates at a high speed, while sufficient speed control can be obtained when the motor 18 rotates at a low speed, resulting in a natural control operation during both high speed operation and slow operation. Will be possible. FIG. 2 is a block diagram showing a circuit in the servo system according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0012】本実施例は、帰還量調整手段として、第1
の実施例で用いられた電圧制御増幅器24に代えてアナロ
グスイッチ26とパルス幅変調手段(PWM)28との組合
せを用いたことを特徴とするものである。一般に上述の
電圧制御増幅器に比べてパルス幅変調器は安価であるた
め、本実施例によればコストの削減が可能である。アナ
ログスイッチ26はタコジェネレータ20から第2の比較器
14への出力の通過をオン/オフするものである。すなわ
ち、モータ18の回転に対応したタコジェネレータ20から
の電圧信号はアナログスイッチ26がオンの場合にのみ、
タコジェネレータ20から第2の比較器14へ出力される。In this embodiment, the feedback amount adjusting means is the first
The present invention is characterized in that a combination of an analog switch 26 and a pulse width modulation means (PWM) 28 is used in place of the voltage control amplifier 24 used in the embodiment. In general, the pulse width modulator is less expensive than the voltage controlled amplifier described above, so that the cost can be reduced according to this embodiment. The analog switch 26 is from the tacho generator 20 to the second comparator.
It turns on / off the passage of the output to 14. That is, the voltage signal from the tachogenerator 20 corresponding to the rotation of the motor 18 is generated only when the analog switch 26 is on.
It is output from the tacho generator 20 to the second comparator 14.
【0013】パルス幅変調器28にはモータ18の両端間電
圧がコントロール信号として入力されるようになってい
る。そして、パルス幅変調手段28は、この両端間電圧が
大のときには第2の比較器14に入力されるモータ18の回
転速度信号の出力値を小とし、該両端間電圧が小のとき
には第2の比較器14に入力されるモータ18の回転速度信
号の出力値を大とするようにアナログスイッチ26のオン
/オフ期間を変化させる。より具体的には、パルス幅変
調手段28は、モータ18の両端間電圧が大のときにはアナ
ログスイッチ26をオン/オフするためのパルス信号のデ
ューティー比を小とし、該両端間電圧が小のときには該
パルス信号のデューティー比を大とするように制御を行
なう。このモータ両端間電圧とデューティー比の関係は
直線的に変化する関係としてもよいし、ステップ的に変
化する関係としてもよい。The voltage across the motor 18 is input to the pulse width modulator 28 as a control signal. Then, the pulse width modulation means 28 reduces the output value of the rotation speed signal of the motor 18 input to the second comparator 14 when the voltage between both ends is large, and the second value when the voltage between both ends is small. The ON / OFF period of the analog switch 26 is changed so that the output value of the rotation speed signal of the motor 18 input to the comparator 14 of FIG. More specifically, the pulse width modulating means 28 reduces the duty ratio of the pulse signal for turning on / off the analog switch 26 when the voltage across the motor 18 is high, and when the voltage across the motor 18 is low, The control is performed so that the duty ratio of the pulse signal is increased. The relationship between the voltage across the motor and the duty ratio may be a linearly changing relationship or a stepwise changing relationship.
【0014】図3は上述した第2の本実施例における制
御操作の一例を説明するためのグラフである。この図は
本実施例においてスロー操作(例えばモータ両端間電圧
2.5 V、回転数3rpm )から高速操作(例えばモータ両
端間電圧7V、回転数50rpm )に切り替えた際の制御を
示すものである。すなわち、この制御では、スロー操作
時においては前記パルス信号のデューティー比を80%と
し、帰還量を大とすることによってモータ18を、例えば
ポテンショメータの出力値2Vまで緩やかに、かつスム
ーズに駆動する一方、高速操作時においては前記パルス
信号のデューティー比を5%とし、帰還量を小とするこ
とにより、被操作物を目標位置まで速やかに移動せしめ
るようにしている。FIG. 3 is a graph for explaining an example of the control operation in the second embodiment described above. This figure shows a slow operation (for example, voltage across the motor in this embodiment).
This shows the control at the time of switching from 2.5 V, rotation speed 3 rpm) to high speed operation (for example, voltage across the motor 7 V, rotation speed 50 rpm). That is, in this control, during the slow operation, the duty ratio of the pulse signal is set to 80% and the feedback amount is increased to drive the motor 18 gently and smoothly to the output value 2V of the potentiometer, for example. In the high speed operation, the duty ratio of the pulse signal is set to 5% and the feedback amount is set to be small so that the operated object can be quickly moved to the target position.
【0015】ここで、高速操作時にはモータのトルクが
大であるから負荷変動は起こり難く、したがって、速度
制御の必要性は小さい。また、速度が大きいので、がく
がくした動きは観察者には感知され難い。よって、高速
操作時に帰還量を小とすることの弊害は少ないといえ
る。この結果、スロー操作から高速操作への切換時にモ
ータの動作がぎこちなくなるようなことはなく、高速操
作時にもスロー操作時にも自然な制御動作が可能とな
る。なお、この図ではスロー操作から高速操作に切り替
えた際の制御操作を示したが、高速操作からスロー操作
に切り替えた際にもこれと逆の手順で制御操作を行なえ
ば同様の効果が得られる。Here, during high speed operation, since the torque of the motor is large, the load fluctuation is unlikely to occur, and therefore the necessity of speed control is small. Further, since the speed is high, the observer cannot perceive the jagged movement. Therefore, it can be said that the adverse effect of reducing the feedback amount during high-speed operation is small. As a result, the operation of the motor does not become awkward when the slow operation is switched to the high speed operation, and a natural control operation can be performed during the high speed operation and the slow operation. Although the control operation when switching from the slow operation to the high speed operation is shown in this figure, the same effect can be obtained when the control operation is performed in the reverse procedure when switching from the high speed operation to the slow operation. .
【0016】なお、本発明のサーボシステムは上述した
実施例のものに限られず、種々の態様の変更が可能であ
る。例えば、上述の実施例においてはモータ回転速度検
出手段としてタコジェネレータを用いているが、モータ
回転数(回転角)を検出して、それに対応した電流また
は電圧を出力する検出器であればこれに限られるもので
はない。また、上述の実施例では雲台に設けられたカメ
ラのズーム部駆動モータを例示しいるが、本発明のサー
ボシステムとしてはこれに限られるもにではなく、雲台
のパンニングやチルティングの操作等にも勿論使用する
ことができ、また、雲台以外の他のモータ駆動する操作
部にも同様に使用することができる。The servo system of the present invention is not limited to that of the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, although the tacho generator is used as the motor rotation speed detection means in the above-described embodiment, any detector that detects the motor rotation speed (rotation angle) and outputs a current or voltage corresponding thereto can be used. It is not limited. Further, in the above-mentioned embodiment, the zoom unit drive motor of the camera provided on the platform is exemplified, but the servo system of the present invention is not limited to this, and operation of panning and tilting of the platform is possible. Of course, it can also be used for a motor-operated operation unit other than a tripod head.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モータの回転速度に応じた出力を発生するモータ回転速
度検出手段と、該モータの両端間電圧が大のときには前
記モータ回転速度検出手段からの出力値を小とし、該両
端間電圧が小のときには前記モータ回転速度検出手段か
らの出力値を大とする帰還量調整手段とを速度制御ルー
プ内に設けたことにより、スロー操作と高速操作との切
換時にモータの動作がぎこちなくなることがなくなり、
高速操作時にもスロー操作時にも自然な制御動作が可能
となる。As described above, according to the present invention,
Motor rotation speed detecting means for generating an output according to the rotation speed of the motor, and when the voltage across the motor is large, the output value from the motor rotation speed detecting means is small, and when the voltage across the motor is small, By providing the feedback amount adjusting means for increasing the output value from the motor rotation speed detecting means in the speed control loop, the operation of the motor does not become awkward at the time of switching between the slow operation and the high speed operation,
Natural control operation is possible during both high speed operation and slow operation.
【図1】本発明の第1の実施例に係るサーボシステムの
回路を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a circuit of a servo system according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例に係るサーボシステム内
の回路を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing a circuit in a servo system according to a second embodiment of the present invention.
【図3】図2に示すサーボシステムにおける制御操作の
一例を示すグラフFIG. 3 is a graph showing an example of control operation in the servo system shown in FIG.
【符号の説明】 10 制御機器 12 第1の比較器 14 第2の比較器 16 増幅器 18 モータ 20 タコジェネレータ 22 ポテンショメータ 24 電圧制御増幅器 26 アナログスイッチ 28 パルス幅変調器[Explanation of symbols] 10 Control device 12 First comparator 14 Second comparator 16 Amplifier 18 Motor 20 Tachometer 22 Potentiometer 24 Voltage control amplifier 26 Analog switch 28 Pulse width modulator
Claims (4)
モータを駆動制御するサーボシステムにおいて、 該モータの回転速度に応じた出力を発生するモータ回転
速度検出手段と、 該モータの両端間電圧が大のときには前記モータ回転速
度検出手段からの出力値を小とし、該両端間電圧が小の
ときには前記モータ回転速度検出手段からの出力値を大
とする帰還量調整手段とを前記速度制御ループ内に設け
てなることを特徴とするサーボシステム。1. In a servo system for driving and controlling a motor by a position control loop and a speed control loop, a motor rotation speed detecting means for generating an output according to the rotation speed of the motor, and a voltage between both ends of the motor are large. A feedback amount adjusting means is provided in the speed control loop so that the output value from the motor rotation speed detecting means is sometimes small, and the output value from the motor rotation speed detecting means is large when the voltage across the motor is small. Servo system characterized by
あることを特徴とする請求項1記載のサーボシステム。2. The servo system according to claim 1, wherein the feedback amount adjusting means is a voltage controlled amplifier.
速度検出手段からの出力の通過をオン/オフするアナロ
グスイッチと、前記モータの両端間電圧に応じてこのア
ナログスイッチのオン/オフの期間を変化させるパルス
幅変調手段とからなることを特徴とする請求項1記載の
サーボシステム。3. The feedback amount adjusting means turns on / off the passage of the output from the motor rotation speed detecting means, and the on / off period of the analog switch according to the voltage across the motor. 2. The servo system according to claim 1, further comprising pulse width modulation means for changing
するものであることを特徴とする請求項1〜3のうちい
ずれか1項記載のサーボシステム。4. The servo system according to claim 1, wherein the motor drives a predetermined operation unit of the platform.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7286872A JPH09107694A (en) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | Servo system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7286872A JPH09107694A (en) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | Servo system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09107694A true JPH09107694A (en) | 1997-04-22 |
Family
ID=17710099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7286872A Pending JPH09107694A (en) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | Servo system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09107694A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6657411B1 (en) | 1998-03-05 | 2003-12-02 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Position controller |
-
1995
- 1995-10-06 JP JP7286872A patent/JPH09107694A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6657411B1 (en) | 1998-03-05 | 2003-12-02 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Position controller |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030807 |