JPH09140180A - モータ速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はモータが目標速度に到達した際、速や
かに目標速度に安定させるモータ速度制御装置を提供す
る。 【解決手段】モータ１９の目標速度への加減速時は、立
ち上げ電圧発生回路１６の立ち上げ電圧Ｖにより速度制
御を行い、目標速度に到達すると、ＭＰＵ２１が目標速
度から同期時の位相差δθを予測して、エンコーダパル
ス信号Ｅに対して当該位相差δθを持ち、かつ、目標速
度に対応した周波数の基準信号Ｒを生成して位相比較回
路１１へ出力する。位相比較回路１１は基準信号Ｒとエ
ンコーダパルス信号Ｅとの位相差に対応する位相誤差信
号Ｖθを加算器１３に出力し、加算器１３は位相誤差信
号Ｖθにオフセット電圧Ｖ0 を加算してモータドライバ
１８に出力する。その後、ＭＰＵ２１は目標速度に対応
する周期のＴ／２周期と位相偏差δθから求めたδＴ時
間から算出される待ち時間（Ｔ／２−δＴ）だけ待って
基準信号Ｒを反転させ、その後Ｔ／２毎に基準信号Ｒを
反転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ速度制御装
置に関し、詳細には、速やかに、かつ、安定して目標速
度に制御するモータ速度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、モータの速度制御方式として
は、いわゆる位相同期制御方式（ＰＬＬ制御方式）が知
られており、このＰＬＬ（Phase Locked Loop ）制御方
式は、一定の周波数の基準信号と、モータの速度に比例
したエンコーダパルス等の速度信号と、の位相差を位相
比較器により検出して、その位相差に比例した制御量
（例えば、電圧）をフィードバックすることにより、モ
ータの速度制御を行うものである。

【０００３】ところが、ＰＬＬ制御でのみモータの制御
を行うと、定トルク加速を行うことができず、加減速時
間が長くなるだけでなく、使用する位相比較器によって
は、基準信号の周波数の整数倍あるいは整数分の１の周
波数でも位相がロックして、目標速度に適切に制御する
ことができないという問題があった。

【０００４】そこで、モータの回転速度を検出するエン
コーダの周波数誤差をフィードバックする制御方式を併
用するのが、従来からの一般的なモータ制御方法であ
る。

【０００５】具体的には、エンコーダの検出信号を周波
数／電圧変換（Ｆ／Ｖ変換）し、このＦ／Ｖ変換した電
圧と、目標速度に対応する電圧と、比較して、フィード
バックするアナログサーボ速度制御をＰＬＬ制御に併用
することが行われている。

【０００６】この制御方式によると、周波数同期過程、
すなわち、モータの速度が目標速度に到達するまでの過
程においては、ＰＬＬ制御方式により周波数誤差制御方
式のフィードバック量が大きくなるようにゲインを設定
して、速度を周波数誤差制御方式により目標速度に加減
速し、その後、位相同期過程においては、周波数誤差制
御方式の出力が一定になるので、ＰＬＬ制御方式のフィ
ードバック量が相対的に大きくなって、位相同期状態、
すなわち、位相ロック状態に入る。

【０００７】また、従来、周波数同期過程と位相同期過
程で、制御系を切り換えるモータ速度制御方式がある。
すなわち、モータの速度制御においては、周波数同期過
程では周波数誤差制御方式が、位相同期過程ではＰＬＬ
制御方式が、適切な制御を行うことができるので、周波
数同期を判別して、それぞれ制御系を切り換えて制御し
ている。

【０００８】ところが、一般に基準信号と速度信号（す
なわち、エンコーダ信号）の位相は相互に何等制約がな
く、上記制御系を切り換える制御方式において、ＰＬＬ
制御方式に切り換えた直後の基準信号の位相と速度信号
の位相とに位相差が発生することがあるが、この位相差
があると、その位相差によっては、位相同期が速やかに
完了しない場合があり、応答が遅くなり、目標速度に安
定するまでに時間がかかるという問題があった。

【０００９】この問題に解決するものとして、従来、特
開平５−２９２７７６号公報に記載された直流モータ速
度制御装置が提案されている。

【００１０】この直流モータ速度制御装置は、モータを
加速させる手段と、検出されたモータの速度信号と基準
信号との位相誤差信号に基づいてモータの速度を制御す
る第１の制御手段と、前記速度信号と基準信号との周波
数誤差信号に基づいてモータの速度を制御する第２の制
御手段とを備え、前記モータを加速させる手段によりモ
ータの速度を加速し、目標速度に到達したら前記モータ
を加速させる手段から第１、第２の制御手段の出力信号
の加算信号による制御、あるいは第１の制御手段の出力
信号のみによる制御に切り換える直流モータ速度制御装
置において、モータの速度が目標速度に到達した場合
に、前記第１の制御手段に対して速度信号と位相が一致
し、かつ、目標速度に対応した周波数の信号を基準信号
として入力することを特徴としている。

【００１１】すなわち、モータの速度が目標速度に達し
た場合に、第１の制御手段（位相フィードバック手段と
いえる。）と第２の制御手段（周波数フィードバック手
段といえる。）の出力の加算信号による制御、あるい
は、位相フィードバック手段のみによる制御に切り換え
るとともに、速度信号（エンコーダ信号）と位相が一致
し、かつ、目標速度に対応した周波数の信号を基準信号
として入力することで、移相差が０になって、位相同期
を速やかに完了させ、応答をすみやかに行わせることを
目的としている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のモータ速度制御装置にあっては、目標到達速
度に達した後の速度信号と基準信号の位相差に基づく過
渡応答特性を速やかに解決するには、なお不十分であ
り、目標速度に安定するまでになお時間がかかるという
問題があった。

【００１３】すなわち、特開平５−２９２７７６号公報
の請求の範囲に記載されている条件として、「モータの
速度が目標速度に到達した場合に、第１の制御手段に対
して速度信号と位相が一致し、かつ、目標速度に対応し
た周波数の信号を基準信号として入力する」ことを要求
し、実施例において、基準周波数信号に対してエンコー
ダパルスの位相が進んでいるときには、その位相差に応
じた位相進み信号を出力し、位相が遅れているときに
は、同様の位相遅れ信号を出力する位相比較回路を使用
することにより、図２２に示すように、位相比較範囲が
−２π〜２πの範囲となって、基準信号と速度信号の位
相が一致、すなわち、位相差が０となって、位相同期が
完了するとしている。

【００１４】ところが、位相比較回路として、例えば、
ＥＸＯＲ（EXclusive OR）型の位相比較器を用いると、
位相比較範囲は、図２３に示すように、０〜πの範囲で
あり、かつ、位相差が０の点は、特異点となる。その結
果、モータの制御が不安定となる。

【００１５】すなわち、特開平５−２９２７７６号公報
に記載されている直流モータ速度制御装置は、実施例に
記載されているような位相比較回路を用いて始めて達成
される技術である。

【００１６】例えば、図２４に示すようなＰＬＬ制御系
を考えた場合、位相比較回路１には、基準信号Ｒとエン
コーダ２からモータ３の回転速度を検出した速度信号Ｖ
_E が入力され、位相比較回路１は、基準信号Ｒと速度信
号Ｖ_E を比較して、その位相差δθに対応する誤差信号
Ｖθをフィルタ４を介して加算器５に出力する。加算器
５には、オフセット電圧Ｖ₀ が入力されており、加算器
５は、誤差信号Ｖθにオフセット電圧Ｖ₀ を加算して、
入力制御電圧Ｖ（Ｖ＝Ｖ₀ ＋Ｖθ）をモータドライバ６
に出力する。モータドライバ６は、この入力制御電圧Ｖ
に基づいてモータ３を駆動する。

【００１７】いま、説明を簡単化するために、モータド
ライバ６入力される入力制御電圧Ｖとエンコーダ２の出
力する速度信号Ｖ_E の周波数ｆｖとの間には、図２５に
示すような直線関係があるものとすると、位相比較回路
１は、図２２に示す特性をもつものとする。

【００１８】ここで、ｆｒを基準信号Ｒの周波数とし、
図２５から分かるように、オフセット電圧Ｖ₀ に対応す
る周波数をｆ₀ とすると、位相同期状態においては、次
式が成立するような位相差δθの定常偏差が存在する。

【００１９】 ｆ₀ ＝Ｋ×Ｖ₀ Ｖθ＝Ｋθ×δθ ｆｒ＝Ｋ×（Ｖ₀ ＋Ｖθ）＝ｆ₀ ＋Ｋ×Ｋθ×δθ・・・（１） すなわち、通常は、位相差δθを有した状態で位相同期
し、この位相差δθは、オフセット電圧Ｖ₀ その他によ
って種々変化するものである。

【００２０】ところが、上記特開平５−２９２７７６号
公報においては、あたかも位相差０で位相同期が完了す
るかのごとく記載されているが、実際には、当該公報記
載の第１の制御手段と第２の制御手段の出力信号の加算
信号による制御と、第１の制御手段の出力信号のみの制
御と、では、位相の定常偏差δθは、同じではあり得な
い。

【００２１】すなわち、上記加算信号による制御の場合
には、周波数フィードバック手段（第１の制御手段）の
信号が、図２４のオフセット電圧Ｖ₀ の役割を果たして
おり、オフセット電圧Ｖ₀ の効果で、ｆｒ≒ｆ₀ となる
ため、δθ≒０付近で位相同期する。

【００２２】また、第１の制御手段のみによる制御の場
合には、Ｖ₀ ＝０となるので、上記（１）式から分かる
ように、δθ≒ｆｒ／（Ｋ×Ｋθ）付近で位相同期す
る。

【００２３】なお、オフセット電圧Ｖ₀ を別に加算する
ような制御系を組み込んだ場合には、定常偏差、すなわ
ち、位相差δθは、さらに異なったものとなる。

【００２４】上述のように、同期時の定常偏差（位相差
δθ）によっては、上記第１の制御手段と第２の制御手
段を切り換えるとき、位相差δθを０にすることは、応
答を早めるどころか、逆に応答を不安定にして、位相同
期を遅くする原因にもなる。

【００２５】したがって、上記特開平５−２９２７７６
号公報に記載されている直流モータ速度制御装置では、
目標到達速度に達した後の速度信号と基準信号の位相差
に基づく過渡応答特性を速やかに解決するには、なお不
十分であり、目標速度に安定するまでになお時間がかか
るという問題があった。

【００２６】そこで、請求項１記載の発明は、モータの
速度が目標速度に到達すると、制御系を位相同期制御手
段に切り換えてモータの速度制御を行わせするととも
に、位相同期制御手段に、目標速度に対応した周波数
で、かつ、速度信号に対して位相同期後と同じ位相差を
有した基準信号を入力することにより、速度信号と基準
信号の位相差に基づく速度制御系の過渡応答特性を大幅
に向上させて、目標速度に安定するまでの時間を短縮す
るとともに、速度制御系を安定化させることのできるモ
ータ速度制御装置を提供することを目的としている。

【００２７】請求項２記載の発明は、請求項１の場合
に、モータが目標速度に到達するまでオープンループ制
御することにより、速度制御系全体の構成を簡単化する
モータ速度制御装置を提供することを目的としている。

【００２８】請求項３記載の発明は、請求項１の場合
に、モータが目標速度に到達するまで周波数誤差信号に
基づく速度のフィードバック制御を行うことにより、イ
ナーシャが大きく応答の遅い制御系の場合であっても、
確実に周波数を同期させることのできるモータ速度制御
装置を提供することを目的としている。

【００２９】請求項４記載の発明は、モータの速度が目
標速度に到達すると、所定の速度制御信号によりモータ
を加減速する速度制御手段の出力する速度制御信号と位
相同期制御手段の出力する速度制御信号の加算出力によ
り制御するとともに、位相同期制御手段に、目標速度に
対応した周波数で、かつ、速度信号に対して位相同期後
と同じ位相差を持った基準信号を入力することにより、
モータの速度が目標速度に到達して、制御系を切り換え
た際、速度信号と基準信号の位相差に基づく、速度制御
系の過渡応答特性をより一層大幅に向上させて、目標速
度に安定するまでの時間をより一層短縮することのでき
るモータ速度制御装置を提供することを目的としてい
る。

【００３０】請求項５記載の発明は、モータの速度が所
定の目標速度に到達すると、制御系を位相同期制御手段
に切り換えてモータの速度制御を行わせるとともに、目
標速度に対応した周波数で、かつ、速度信号に対して位
相同期制御手段の動作範囲の中心付近の位相差を有した
基準信号を位相同期制御手段に入力することにより、位
相同期制御手段へ制御系を切り換えた後に、位相比較の
動作範囲から外れるのを抑制して、位相同期制御手段の
過渡応答特性を向上させることのできるモータ速度制御
装置を提供することを目的としている。

【００３１】請求項６記載の発明は、請求項５の場合
に、モータが目標速度に到達するまでオープンループ制
御することにより、速度制御系全体の構成を簡単化する
モータ速度制御装置を提供することを目的としている。

【００３２】請求項７記載の発明は、請求項５の場合
に、モータが目標速度に到達するまで周波数誤差信号に
基づく速度のフィードバック制御を行うことにより、イ
ナーシャが大きく応答の遅い制御系の場合であっても、
確実に周波数を同期させることのできるモータ速度制御
装置を提供することを目的としている。

【００３３】請求項８記載の発明は、モータの速度が目
標速度に到達すると、所定の速度制御信号によりモータ
を加減速する速度制御手段の出力する速度制御信号と位
相同期制御手段の出力する速度制御信号の加算出力によ
る制御に切り換えるとともに、位相同期制御手段に、目
標速度に対応した周波数で、かつ、速度信号に対して前
記位相同期制御手段の動作範囲の中心付近の位相差を有
した基準信号を入力することにより、制御系を切り換え
た際、位相比較の動作範囲から外れるのを抑制して、位
相同期制御手段の過渡応答特性を向上させることのでき
るモータ速度制御装置を提供することを目的としてい
る。

【００３４】請求項９記載の発明は、周波数同期制御手
段によりモータを加減速して、モータの速度が目標速度
に到達して、制御系を周波数同期制御手段と位相同期制
御手段との加算制御系に切り換えた際、目標速度に対応
した周波数で、かつ、速度制御信号が連続する位相差を
有した基準信号を位相同期制御手段に入力することによ
り、制御系を切り換えた際の制御量の連続性を保ち、速
度制御系の過渡応答特性を大幅に向上させて、目標速度
に安定するまでの時間をより一層短縮できるとともに、
速度制御系をより一層安定化させることのできるモータ
速度制御装置を提供することを目的としている。

【００３５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のモ
ータ速度制御装置は、モータの速度を検出して速度信号
として出力する検出手段と、前記検出手段の出力する速
度信号と所定の基準信号との位相誤差信号に基づく速度
制御信号を出力して、前記モータの速度を制御する位相
同期制御手段と、所定の速度制御信号を出力して、前記
モータを加減速させる速度制御手段と、前記位相同期制
御手段の出力する前記速度制御信号と前記速度制御手段
の出力する前記速度制御信号を択一的に選択して出力す
る選択手段と、前記選択手段から入力される前記速度制
御信号に基づいて前記モータの駆動を行う駆動手段と、
前記モータの加減速時には、前記選択手段に、前記速度
制御手段の出力する前記速度制御信号を選択させ、前記
モータの速度が所定の目標速度に到達すると、前記位相
同期制御手段の出力する前記速度制御信号を選択させる
とともに、前記目標速度に対応した周波数で、かつ、前
記速度信号に対して位相同期後と同じ位相差を有した基
準信号を生成して、前記位相同期制御手段に入力する制
御手段と、を備えることにより、上記目的を達成してい
る。

【００３６】ここで、検出手段は、モータの回転速度を
適切に検出して、当該速度に対応したパルス等の速度信
号を適切に出力できるものであれば、どのようなもので
あってもよく、例えば、エンコーダ等が利用される。

【００３７】位相同期制御手段は、この検出手段の出力
する速度信号と所定の基準信号との位相誤差信号に基づ
いて、駆動手段に速度制御信号を出力することにより、
モータの速度制御を行い、この基準信号は、例えば、目
標速度に対応する速度信号である。

【００３８】選択手段は、例えば、スイッチ等を利用す
ることができるが、これに限るものでないことは言うま
でもない。

【００３９】制御手段は、例えば、検出手段の出力する
速度信号を目標速度と比較することにより、モータの速
度が目標速度に到達したかどうかを判別し、モータ速度
が目標速度に到達するまでは、選択手段に速度制御手段
の出力する速度信号を選択させて、モータを加減速する
ことにより、モータの速度を制御し、モータの速度が目
標速度に到達すると、選択手段に位相同期制御手段の出
力する速度制御信号を選択させて、位相同期制御手段の
出力する速度制御信号によりモータの速度制御を行わせ
するとともに、位相同期制御手段に、目標速度に対応し
た周波数で、かつ、位相同期後と同じ位相差を有した基
準信号を入力して、この基準信号と検出手段の出力する
速度信号との位相差に基づいてモータの速度を制御させ
る。

【００４０】上記構成によれば、速度信号と基準信号の
位相差に基づく速度制御系の過渡応答特性を大幅に向上
させることができ、目標速度に安定するまでの時間を短
縮することができるとともに、速度制御系を安定化させ
ることができる。

【００４１】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記速度制御手段は、前記モータが許容する一定
電圧、一定電流、あるいは、予め設定された制御信号を
前記速度制御信号として出力するオープンループ制御に
より前記モータを加減速制御するものであってもよい。

【００４２】上記構成によれば、速度制御系全体の構成
を簡単なものとすることができ、ハード的に回路を組み
込む場合には、回路構成が簡単なものとなり、コストを
低減させることができ、また、ソフト的に構成する場合
には、ソフト処理が簡単になり、計算処理等の負荷を小
さくして、処理速度を向上させることができる。

【００４３】また、モータ駆動系のイナーシャ等が小さ
く、位相同期過程の応答が速い系では、上記速度制御手
段から位相同期制御手段への制御系の切換時の不安定性
が少なくなっているので、従来、速度フィードバックル
ープにより加減速していた制御系をオープンループ制御
手段により、モータの加減速を行うことができ、適用範
囲を広げることができる。

【００４４】さらに、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記速度制御手段は、前記検出手段の検出した前記
速度信号と前記基準信号との周波数誤差信号に基づく前
記速度制御信号を出力して、前記モータの速度をフィー
ドバック制御する周波数同期制御手段であってもよい。

【００４５】上記構成によれば、周波数誤差信号に基づ
く速度のフィードバック制御を行うことができ、イナー
シャが大きく応答の遅い制御系の場合であっても、確実
に周波数を同期させることができるとともに、上記速度
制御手段から位相同期制御手段への制御系の切換時の不
安定性が少なくなっているので、速度信号と基準信号の
位相差に基づく速度制御系の過渡応答特性を、さらに大
幅に向上させることができ、目標速度に安定するまでの
時間をより一層短縮することができるとともに、速度制
御系をより一層安定化させることができる。

【００４６】請求項４記載の発明のモータ速度制御装置
は、モータの速度を検出して速度信号として出力する検
出手段と、前記検出手段の出力する速度信号と所定の基
準信号との位相誤差信号に基づく速度制御信号を出力し
て、前記モータの速度を制御する位相同期制御手段と、
前記検出手段の出力する前記速度信号と前記所定の基準
信号の周波数誤差信号に基づく速度制御信号を出力し
て、前記モータの速度をフィードバック制御する周波数
同期制御手段と、前記位相同期制御手段の出力する前記
速度制御信号と前記周波数同期制御手段の出力する前記
速度制御信号を択一的に選択して、あるいは、加算して
出力する選択手段と、前記選択手段から入力される前記
速度制御信号に基づいて前記モータの駆動を行う駆動手
段と、前記モータの加減速時には、前記選択手段に、前
記周波数同期制御手段の出力する前記速度制御信号を選
択させ、前記モータの速度が所定の目標速度に到達する
と、前記周波数同期制御手段の出力する前記速度制御信
号と前記位相同期制御手段の出力する前記速度制御信号
とを加算して出力させるとともに、前記目標速度に対応
した周波数で、かつ、前記速度信号に対して位相同期後
と同じ位相差を有した基準信号を生成して、前記位相同
期制御手段に入力する制御手段と、を備えることによ
り、上記目的を達成している。

【００４７】ここで、選択手段は、位相同期制御手段の
出力する速度制御信号と速度制御手段の出力する速度制
御信号を択一的に選択する選択機能と、これらの両手段
の出力する速度制御信号を加算する加算機能を備えてお
り、例えば、スイッチと加算器とで構成することができ
る。

【００４８】制御手段は、モータを目標速度に加減速す
る加減速時には、選択手段に、速度制御手段の出力する
速度制御信号を選択させて、この速度制御信号により駆
動手段にモータを駆動させ、モータの速度が目標速度に
到達すると、選択手段に、速度制御手段の出力する速度
制御信号と位相同期制御手段の出力する速度制御信号を
加算して出力させるとともに、位相同期制御手段に、目
標速度に対応した周波数で、かつ、速度信号に対して位
相同期後と同じ位相差を持った基準信号を入力する。

【００４９】上記構成によれば、モータの速度が目標速
度に到達して、制御系を切り換えた際、速度信号と基準
信号の位相差に基づく、速度制御系の過渡応答特性をよ
り一層大幅に向上させることができ、目標速度に安定す
るまでの時間をより一層短縮することができるととも
に、速度制御系を安定させることができる。

【００５０】請求項５記載の発明のモータ速度制御装置
は、モータの速度を検出して速度信号として出力する検
出手段と、前記検出手段の出力する速度信号と所定の基
準信号との位相誤差信号に基づく速度制御信号を出力し
て、前記モータの速度を制御する位相同期制御手段と、
所定の速度制御信号を出力して、前記モータを加減速さ
せる速度制御手段と、前記位相同期制御手段の出力する
前記速度制御信号と前記速度制御手段の出力する前記速
度制御信号を択一的に選択して出力する選択手段と、前
記選択手段から入力される前記速度制御信号に基づいて
前記モータの駆動を行う駆動手段と、前記モータの加減
速時には、前記選択手段に、前記速度制御手段の出力す
る前記速度制御信号を選択させ、前記モータの速度が所
定の目標速度に到達すると、前記位相同期制御手段の出
力する前記速度制御信号を選択させるとともに、前記目
標速度に対応した周波数で、かつ、前記速度信号に対し
て前記位相同期制御手段の動作範囲の中心付近の位相差
を有した基準信号を生成して、前記位相同期制御手段に
入力する制御手段と、を備えることにより、上記目的を
達成している。

【００５１】上記構成によれば、モータの速度が目標速
度に到達して、制御系を位相同期制御手段に切り換えた
際、目標速度に対応した周波数で、かつ、速度信号に対
して位相同期制御手段の動作範囲の中心の位相差を有し
た基準信号を位相同期制御手段に入力するので、位相同
期制御手段に制御系を切り換えた後に、位相比較の動作
範囲から外れるのを抑制することができ、位相同期制御
手段の過渡応答特性を向上させることができる。

【００５２】したがって、目標速度に安定するまでの時
間をより一層短縮することができるとともに、速度制御
系をより一層安定化させることができる。

【００５３】また、位相同期制御手段の動作範囲の中心
の位相差は、予め分かっており、かつ、周波数は変える
必要があるが、目標速度によって位相差を変える必要が
ないため、基準信号を簡単に生成することができ、回路
構成を簡略化することができる。

【００５４】この場合、例えば、請求項６に記載するよ
うに、前記速度制御手段は、前記モータが許容する一定
電圧、一定電流、あるいは、予め設定された制御信号を
前記速度制御信号として出力するオープンループ制御に
より前記モータを加減速制御するものであってもよい。

【００５５】上記構成によれば、速度制御系全体の構成
を簡単なものとすることができ、ハード的に回路を組み
込む場合には、回路構成が簡単なものとなり、コストを
低減させることができ、また、ソフト的に構成する場合
には、ソフト処理が簡単になり、計算処理等の負荷を小
さくして、処理速度を向上させることができる。

【００５６】また、モータ駆動系のイナーシャ等が小さ
く、位相同期過程の応答が速い系では、上記制御系の切
換時の不安定性が少なくなっているので、従来、速度フ
ィードバックループにより加減速していた制御系をオー
プンループ制御手段により、モータの加減速を行うこと
ができ、適用範囲を広げることができる。

【００５７】さらに、例えば、請求項７に記載するよう
に、前記速度制御手段は、前記検出手段の検出した前記
速度信号と前記基準信号との周波数誤差信号に基づく前
記速度制御信号を出力して、前記モータの速度をフィー
ドバック制御する周波数同期制御手段であってもよい。

【００５８】上記構成によれば、周波数誤差信号に基づ
く速度のフィードバック制御を行うことができ、イナー
シャが大きく応答が遅い制御系の場合であっても、確実
に周波数を同期させることができるとともに、上記速度
制御手段から位相同期制御手段への制御系の切換時の不
安定性が少なくなっているので、速度信号と基準信号の
位相差に基づく速度制御系の過渡応答特性を、さらに大
幅に向上させることができ、目標速度に安定するまでの
時間をより一層短縮することができるとともに、速度制
御系をより一層安定化させることができる。

【００５９】請求項８記載の発明のモータ速度制御装置
は、モータの速度を検出して速度信号として出力する検
出手段と、前記検出手段の出力する速度信号と所定の基
準信号との位相誤差信号に基づく速度制御信号を出力し
て、前記モータの速度を制御する位相同期制御手段と、
前記検出手段の出力する前記速度信号と前記所定の基準
信号の周波数誤差信号に基づく速度制御信号を出力し
て、前記モータの速度をフィードバック制御する周波数
同期制御手段と、前記位相同期制御手段の出力する前記
速度制御信号と前記速度制御手段の出力する前記速度制
御信号を択一的に選択して、あるいは、加算して出力す
る選択手段と、前記選択手段から入力される前記速度制
御信号に基づいて前記モータの駆動を行う駆動手段と、
前記モータの加減速時には、前記選択手段に、前記周波
数同期制御手段の出力する前記速度制御信号を選択さ
せ、前記モータの速度が所定の目標速度に到達すると、
前記周波数同期制御手段の出力する前記速度制御信号と
前記位相同期制御手段の出力する前記速度制御信号とを
加算して出力させるとともに、前記目標速度に対応した
周波数で、かつ、前記速度信号に対して前記位相同期制
御手段の動作範囲の中心付近の位相差を有した基準信号
を生成して、前記位相同期制御手段に入力する制御手段
と、を備えることにより、上記目的を達成している。

【００６０】上記構成によれば、モータの速度が目標速
度に到達して、制御系を速度制御手段と位相同期制御手
段との加算制御系に切り換えた際、目標速度に対応した
周波数で、かつ、速度信号に対して位相同期制御手段の
動作範囲の中心の位相差を有した基準信号を位相同期制
御手段に入力するので、制御系を切り換えた後に、位相
比較の動作範囲から外れるのを抑制することができ、位
相同期制御手段の過渡応答特性を向上させることができ
る。

【００６１】したがって、目標速度に安定するまでの時
間をより一層短縮することができるとともに、速度制御
系をより一層安定化させることができる。

【００６２】また、位相同期制御手段の動作範囲の中心
の位相差は、予め分かっており、かつ、周波数は変える
必要があるが、目標速度によって位相差を変える必要が
ないため、基準信号を簡単に生成することができ、回路
構成を簡略化することができる。

【００６３】請求項９記載の発明のモータ速度制御装置
は、モータの速度を検出して速度信号として出力する検
出手段と、前記検出手段の出力する速度信号と所定の基
準信号との位相誤差信号に基づく速度制御信号を出力し
て、前記モータの速度を制御する位相同期制御手段と、
前記検出手段の出力する前記速度信号と前記所定の基準
信号の周波数誤差信号に基づく速度制御信号を出力し
て、前記モータの速度をフィードバック制御する周波数
同期制御手段と、前記位相同期制御手段の出力する前記
速度制御信号と前記周波数同期制御手段の出力する前記
速度制御信号を択一的に選択して、あるいは、加算して
出力する選択手段と、前記選択手段から入力される前記
速度制御信号に基づいて前記モータの駆動を行う駆動手
段と、前記モータの加減速時には、前記選択手段に、前
記周波数同期制御手段の出力する前記速度制御信号を選
択させ、前記モータの速度が所定の目標速度に到達する
と、前記周波数同期制御手段の出力する前記速度制御信
号と前記位相同期制御手段の出力する前記速度制御信号
とを加算して出力させるとともに、前記目標速度に対応
した周波数で、かつ、前記速度制御信号の位相差が連続
する基準信号を生成して、前記位相同期制御手段に入力
する制御手段と、を備えることにより、上記目的を達成
している。

【００６４】上記構成によれば、周波数同期制御手段に
よりモータを加減速して、モータの速度が目標速度に到
達し、制御系を周波数同期制御手段と位相同期制御手段
との加算制御系に切り換えた際、目標速度に対応した周
波数で、かつ、速度制御信号が連続する位相差を有した
基準信号を位相同期制御手段に入力するので、制御系を
切り換えた際の制御量の連続性が保たれ、速度制御系の
過渡応答特性を大幅に向上させることができる。

【００６５】したがって、目標速度に安定するまでの時
間をより一層短縮することができるとともに、速度制御
系をより一層安定化させることができる。

【００６６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。

【００６７】尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の
好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の
限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明に
おいて特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これ
らの態様に限られるものではない。

【００６８】図１〜図５は、本発明のモータ速度制御装
置の第１の実施の形態を示す図であり、本実施の形態
は、モータが目標速度に到達するまでは、一定電圧でモ
ータを加減速するものである。

【００６９】図１は、本発明のモータ速度制御装置の第
１の実施の形態を適用したモータ速度制御装置の回路構
成図である。

【００７０】図１において、モータ速度制御装置１０
は、位相比較回路１１、スイッチ１２、加算器１３、オ
フセット電圧発生回路１４、スイッチ１５、立ち上げ電
圧発生回路１６、スイッチ１７、モータドライバ１８、
モータ１９、エンコーダ２０、ＭＰＵ（Micro Processi
ng Unit ）２１及びカウンタ２２等を備えており、例え
ば、ファクシミリ装置、複写機あるいはプリンタ等に用
いられるモータの速度制御を行うのに利用される。

【００７１】ＭＰＵ（制御手段）２１は、モータ速度制
御装置１０の各部を統括的に制御し、スイッチ１７の切
換信号を出力する端子ＳＣ１、スイッチ１２及びスイッ
チ１５の切換信号を出力する端子ＳＣ２及び基準信号Ｒ
をスイッチ１２を介して位相比較回路１１に出力する端
子Ｒを備えている。

【００７２】スイッチ１２及びスイッチ（切換手段）１
５は、ＭＰＵ２１の制御下で動作して、モータ１９が所
定速度に達するまでは、（イ）側に接続されており、所
定の速度に達すると、（ロ）側に切り換えられる。

【００７３】また、スイッチ１７は、ＭＰＵ２１からモ
ータ１９を回転させるための切換信号が入力されると、
オンし、停止させるための切換信号が入力されると、オ
フする。

【００７４】エンコーダ（検出手段）２０は、モータ１
９の回転速度を検出して、当該回転速度に対応するエン
コーダパルス信号ＥをＭＰＵ２１、スイッチ１２及び位
相比較回路１１に出力する。

【００７５】カウンタ２２は、エンコーダ２０からのエ
ンコーダパルス信号Ｅに基づいてモータ１９の回転速度
を検出及び図示しない主制御手段から指示されたモータ
１９の目標速度に対応する基準信号Ｒを生成等するため
に用いられるカウンタである。

【００７６】ＭＰＵ２１は、エンコーダ２０からのエン
コーダパルス信号Ｅに基づいてカウンタ２２を利用し
て、モータ１９の回転速度を検出し、当該検出したモー
タ１９の回転速度と目標速度とを比較して、モータ１９
の回転が目標速度に到達したかどうかを判断する。

【００７７】ＭＰＵ２１は、モータ１９の回転速度が目
標速度に到達すると、スイッチ１２及びスイッチ１５に
切換信号を出力して、スイッチ１２及びスイッチ１５を
（イ）側から（ロ）側に切り換える。

【００７８】また、ＭＰＵ２１は、目標速度から同期時
の速度信号に対する基準信号の位相差δθを予測して、
エンコーダパルス信号Ｅに対して当該位相差δθを持
ち、かつ、目標速度に対応した周波数の基準信号を生成
して、Ｒ端子からスイッチ１２を介して位相比較回路１
１へ基準信号Ｒとして出力する。この速度検出動作及び
信号生成動作については、後で詳述する。

【００７９】上記位相比較回路（位相同期制御手段）１
１は、図２に示すように回路構成されており、位相比較
器３１、カウント信号発生器３２、スイッチ３３、３
４、カウンタ３５及びＤ／Ａ変換器３６等を備えてい
る。

【００８０】位相比較器３１には、上記エンコーダパル
ス信号Ｅと基準信号Ｒが入力され、この位相比較器３１
に入力される基準信号Ｒは、モータ１９の回転速度が目
標速度に到達するまでは、スイッチ１２が（イ）側であ
るので、エンコーダパルス信号Ｅであり、その後、モー
タ１９の回転速度が目標速度に到達すると、スイッチ１
２が（ロ）側に切り換えられるので、ＭＰＵ２１からの
基準信号である。

【００８１】位相比較器３１は、このエンコーダパルス
信号Ｅと基準信号Ｒの位相を比較して、進み信号あるい
は遅れ信号を対応するスイッチ３３、３４に出力する。
すなわち、位相比較器３１は、基準信号Ｒに対してエン
コーダパルス信号Ｅの位相が進んでいるときには、当該
位相差に対応した位相進み信号をスイッチ３３に出力
し、基準信号Ｒに対してエンコーダパルス信号Ｅの位相
が遅れているときには、当該位相差に対応した位相遅れ
信号をスイッチ３４に出力する。

【００８２】具体的には、位相比較器３１は、図３
（ａ）に示す基準信号Ｒと図３（ｂ）に示すエンコーダ
パルス信号Ｅを比較し、いま、図３では、エンコーダパ
ルス信号Ｅの方が、基準信号Ｒよりも、その位相が進ん
でいるので、図３（ｃ）に示すように、当該位相差分の
幅に対応する期間だけローレベルとなる位相進み信号を
スイッチ３３に出力する。このとき、エンコーダパルス
信号Ｅの方が位相が進んでいるので、位相遅れ信号は、
図３（ｄ）に示すように、ハイレベルの状態のままであ
る。

【００８３】スイッチ３３及びスイッチ３４は、位相比
較器３１からの進み信号あるいは遅れ信号によりオン／
オフするスイッチであり、ローレベルの進み信号あるい
は遅れ信号が入力されると、オンして、カウント信号発
生器３２から入力されるカウント信号をカウンタ３５に
出力する。

【００８４】カウント信号発生器３２は、図３（ｅ）に
示すように、一定の高周波数のカウント信号を発生し、
スイッチ３３及びスイッチ３４に出力する。

【００８５】カウント信号発生器３２の出力するカウン
ト信号は、スイッチ３３あるいはスイッチ３４がオンし
ているときにのみ、スイッチ３３あるいはスイッチ３４
を介して、カウントＵＰ信号あるいは、カウントＤＯＷ
Ｎ信号としてカウンタ３５に入力される。

【００８６】図３では、基準信号Ｒよりもエンコーダパ
ルス信号Ｅの方が位相が進んでいるので、図３（ｃ）に
示すように、ローレベルの進み信号がスイッチ３３に出
力されて、スイッチ３３がオンし、カウンタ３５には、
図３（ｆ）に示すように、カウントＵＰ信号が、進み信
号がオンしている期間だけ、カウント信号のパルス列と
して入力される。このとき、カウントＤＯＷＮ信号は、
図（ｇ）に示すように、０レベルを維持している。

【００８７】カウンタ３５は、スイッチ３３あるいはス
イッチ３４から入力されるカウントＵＰ信号あるいはカ
ウントＤＯＷＮ信号のパルス列の数を逐次カウントアッ
プ、あるいは、カウントダウンして、Ｄ／Ａ変換器３６
に出力する。Ｄ／Ａ変換器３６は、図３（ｈ）に示すよ
うに、カウンタ３５のカウント結果をＤ／Ａ（ディジタ
ル−アナログ）変換して、上記エンコーダパルス信号Ｅ
と基準信号Ｒの位相差に対応するアナログの位相誤差信
号Ｖθとして、図１に示した加算器１３に出力する。

【００８８】すなわち、位相比較回路１１は、エンコー
ダパルス信号Ｅの位相が基準信号Ｒよりも進んでいる場
合には、位相比較器３１から位相差に対応した位相進み
信号がスイッチ３３に出力され、スイッチ３３がオンと
なって、カウント信号発生器３２の出力するカウント信
号がスイッチ３３を介してカウントＵＰ信号としてカウ
ンタ３５に入力される。カウンタ３５は、カウントＵＰ
信号が位相進みに対応するカウント信号のパルス列とし
て入力されると、カウント信号をカウントアップして、
カウント結果をＤ／Ａ変換器３６に出力し、Ｄ／Ａ変換
器３６は、カウンタ３５のカウント結果をＤ／Ａ変換し
て、位相差に対応するアナログの位相誤差信号Ｖθとし
て図１に示した加算器１３に出力する。

【００８９】また、位相比較回路１１は、エンコーダパ
ルス信号Ｅの位相が基準信号Ｒよりも遅れている場合に
は、位相比較器３１から位相差に対応した位相遅れ信号
がスイッチ３４に出力され、スイッチ３４がオンとなっ
て、カウント信号発生器３２の出力するカウント信号が
スイッチ３４を介してカウントＤＯＷＮ信号としてカウ
ンタ３５に入力される。カウンタ３５は、カウントＤＯ
ＷＮ信号が位相遅れに対応するカウント信号のパルス列
として入力されると、カウントＵＰ信号の場合とは逆
に、カウント信号をカウントダウンして、カウント結果
をＤ／Ａ変換器３６に出力し、Ｄ／Ａ変換器３６は、カ
ウンタ３５のカウント結果をＤ／Ａ変換して、位相差に
対応するアナログの位相誤差信号Ｖθとして図１に示し
た加算器１３に出力する。

【００９０】すなわち、上述のように、位相比較回路１
１は、エンコーダパルス信号Ｅと基準信号Ｒの位相差を
検出し、その位相差に対応したアナログの位相誤差信号
Ｖθを生成して、加算器１３に出力する。

【００９１】なお、上記位相比較回路１１の位相比較器
３１の機能は、ＭＰＵ２１が行うようにしてもよく、ま
た、Ｄ／Ａ変換器３６の代わりに、ＣＲ能動フィルタを
用いてもよい。

【００９２】オフセット電圧発生回路（速度制御手段）
１４は、所定のオフセット電圧Ｖ₀を発生し、加算器１
３に出力する。

【００９３】加算器１３は、オフセット電圧発生回路１
４から入力されるオフセット電圧Ｖ₀ と位相比較回路１
１から入力される位相誤差信号Ｖθを加算して、加算出
力をスイッチ１５及びスイッチ１７を介してモータドラ
イバ１８に出力する。

【００９４】スイッチ１５（選択手段）には、加算器１
３の加算出力と立ち上げ電圧発生回路１６の立ち上げ電
圧Ｖが入力されており、スイッチ１５は、これらの加算
器１３の加算出力と立ち上げ電圧発生回路１６の立ち上
げ電圧Ｖの一方を択一的に選択して、スイッチ１７を介
してモータドライバ１８に速度制御信号として出力す
る。

【００９５】モータドライバ（駆動手段）１８は、スイ
ッチ１７を介して入力される速度制御信号に基づいてモ
ータ１９を回転駆動する。

【００９６】次に、動作を説明する。

【００９７】まず、図示しない制御装置からモータを回
転させる指令が出たとき、ＭＰＵ２１は、初期設定を行
う。

【００９８】すなわち、ＭＰＵ２１は、初期状態におい
て、図４に示すように、Ａ点でスイッチ１２及びスイッ
チ１５を（イ）側に接続し、スイッチ１７をオンにし
て、初期設定が完了すると、位相比較回路１１は、エン
コーダパルス信号Ｅと基準信号Ｒから誤差信号Ｖθを生
成して、加算器１３に出力する。

【００９９】なお、図４は、図１の信号各部の波形を示
した図であり、図４（ａ）は、エンコーダパルス信号
Ｅ、（ｂ）は、位相比較回路１１に入力される基準信号
Ｒ、（ｃ）は、位相比較回路１１の出力する誤差信号Ｖ
θ、（ｄ）は、モータ１９の回転速度である。

【０１００】まず、図示しない主制御装置からモータ回
転の指令が出ると、ＭＰＵ２１は、目標速度から同期時
の位相差δθ、具体的には、位相差δθに相当する待ち
（ｗａｉｔ）時間を設定する。

【０１０１】いま、位相比較回路１１は、上述のよう
に、図２２に示した特性を持つフリップフロップ型で、
その位相比較範囲（動作範囲）は、−２π〜２πであ
る。

【０１０２】したがって、同期後の位相差δθは、図２
５に示した場合と同様に考えることができ、次式で与え
られる。

【０１０３】 δθ＝（ｆｒ−ｆ₀ ）／（Ｋ×Ｋθ） ＝（ｆｒ−Ｋ×Ｖ₀ ）／（Ｋ×Ｋθ）・・・（２） 但し、δθは、基準信号Ｒに対して速度信号が遅れてい
る場合を、＋、進んでいる場合を、−、としている。

【０１０４】また、位相差δθ分のｗａｉｔ時間は、次
式で与えられる。

【０１０５】δＴ＝δθ／（２πｆｒ）・・・（３） ここで、オフセット電圧Ｖ₀ の役割は、同期可能な回転
速度の速度帯域を設定することにあり、理想的には、次
式の周波数範囲で同期可能となる。

【０１０６】 ｆ₀ ＋Ｋ×Ｋθ×２π＞ｆ＞ｆ₀ −Ｋ×Ｋθ×２π・・・（４） 初期設定の後、図４に示す初期状態Ａ点でＭＰＵ２１
は、スイッチ１２及びスイッチ１５を（イ）側に接続す
るとともに、スイッチ１７をオンする。これらのスイッ
チ１２、１５、１７の初期設定は、上述のように、ＭＰ
Ｕ２１により、その端子ＳＣ１及び端子ＳＣ２から出力
される切換信号により行われる。

【０１０７】これによりモータ１９は、立ち上げ電圧Ｖ
の一定電圧で加速され、この立ち上げ電圧Ｖは、所定速
度に到達できる電圧でなければならないが、モータ１９
の仕様内であれば、これに限るものではない。

【０１０８】モータ１９が始動を開始すると、モータ１
９の回転速度は、逐一エンコーダ２０により検出され、
位相比較回路１１にエンコーダパルス信号Ｅとして入力
されるとともに、ＭＰＵ２１及びスイッチ１２に入力さ
れる。

【０１０９】いま、スイッチ１２は、（イ）側に接続さ
れているので、エンコーダ２０の出力するエンコーダパ
ルス信号Ｅは、スイッチ１２を介して、基準信号Ｒとし
て位相比較回路１１に入力される。

【０１１０】したがって、モータの加速時には、位相比
較回路１１にエンコーダパルス信号Ｅ及び基準信号Ｒと
してエンコーダ２０の出力する同じエンコーダパルス信
号Ｅが入力されるので、位相差が発生せず、位相比較回
路１１は、図４（ｃ）に示すように、０レベルの位相誤
差信号Ｖθを出力し、加算器１３は、この位相誤差信号
Ｖθとオフセット電圧Ｖ₀ を加算して出力するが、い
ま、スイッチ１５が（イ）側、すなわち、立ち上げ電圧
発生回路１６側に接続されているため、加算器１３の加
算出力はモータドライバ１８には、出力されずに、立ち
上げ電圧発生回路１６からの立ち上げ電圧Ｖがスイッチ
１７を介して速度制御信号としてモータドライバ１８に
入力される。

【０１１１】モータドライバ１８は、この速度制御信号
である立ち上げ電圧Ｖに基づいてモータ１９を加減速し
て、回転駆動する。

【０１１２】この加速中においては、ＭＰＵ２１は、図
５に示すように、加速制御処理を行う。

【０１１３】すなわち、ＭＰＵ２１は、モータ１９が始
動すると、まず、最初のエンコーダパルス信号Ｅのエッ
ジが立ち上がりで始まるのか、立ち下がりで始まるのか
を検出し（ステップＳ１）、例えば、立ち下がりエッジ
で始まるとすると、カウンタ２２をスタート、すなわ
ち、カウント動作を開始して（ステップＳ２）、次の半
周期の立ち上がりエッジを検出するまで待つ（ステップ
Ｓ３）。

【０１１４】ステップＳ３で、次の立ち上がりエッジを
検出すると、ＭＰＵ２１は、カウンタ２２をストップ、
すなわち、カウント動作を停止させ（ステップＳ４）、
カウンタ２２のカウント値と予め内部メモりに格納され
ている目標速度に対応した周波数Ｔの１／２周期（Ｔ／
２）に相当する値（以下、１／２周期値という。）とを
比較して、一致するかどうかチェックする（ステップＳ
５）。

【０１１５】ＭＰＵ２１は、カウンタ２２のカウント値
と１／２周期値とが一致すると、目標速度に到達したと
判断して、出力端子Ｒの出力信号、すなわち、基準信号
Ｒをハイレベル（Ｈｉｇｈ）に立ち上げ（ステップＳ
６）、スイッチ１２及びスイッチ１５を（イ）側から
（ロ）側に切り換える（ステップＳ７）。

【０１１６】いま、立ち上げ開始直後であるので、目標
速度に到達していないため、ステップＳ５で、カウンタ
２２のカウント値と１／２周期値とが一致せず、ＭＰＵ
２１は、ステップＳ８に移行して、再度、カウンタ２２
のカウント動作を開始し（ステップＳ８）、次の半周期
のエンコーダパルス信号Ｅの立ち下がりエッジを検出す
るまで待つ（ステップＳ９）。

【０１１７】ステップＳ９で、次の立ち下がりエッジを
検出すると、ＭＰＵ２１は、カウンタ２２のカウント動
作を停止させ（ステップＳ１０）、これによりエンコー
ダパルス信号Ｅの立ち上がりエッジから立ち下がりエッ
ジまでの半周期分の時間を測定し、カウンタ２２のカウ
ント値と上記１／２周期値とを比較して、一致するか、
すなわち、モータ１９の速度が目標速度に到達したかチ
ェックする（ステップＳ１１）。

【０１１８】ＭＰＵ２１は、カウンタ２２のカウント値
と１／２周期値とが一致すると、目標速度に到達したと
判断して、出力端子Ｒの出力信号（基準信号Ｒ）をロー
レベル（Ｌｏｗ）に立ち下げ（ステップＳ６）、スイッ
チ１２及びスイッチ１５を（イ）側から（ロ）側に切り
換える（ステップＳ７）。

【０１１９】また、ステップＳ１１で、目標速度に到達
していおらず、ステップＳ１１で、カウンタ２２のカウ
ント値と１／２周期値とが一致しないときには、ＭＰＵ
２１は、ステップＳ２に移行して、上記同様の処理を行
う。

【０１２０】すなわち、ＭＰＵ２１は、エンコーダパル
ス信号Ｅの半周期の時間を測定し、かつ、その都度、目
標速度と比較して、モータ１９が目標速度に到達したか
どうか判別している（ステップＳ２〜ステップＳ５、ス
テップＳ８〜ステップＳ１１）。

【０１２１】この間、モータ１９は、図４（ｄ）に示す
ように、立ち上げ電圧発生回路１６からの立ち上げ電圧
Ｖに基づくモータドライバ１８のドライブ動作により目
標速度に向かって、回転速度を上げていく。

【０１２２】また、ＭＰＵ２１は、検出した直前のエン
コーダパルス信号Ｅが立ち上がりであれば、これに応じ
て、出力端子Ｒの出力信号（基準信号Ｒ）をハイレベル
に立ち上げ（ステップＳ６）、直前のエンコーダパルス
信号Ｅが立ち下がりであれば、これに応じて、出力信号
（基準信号Ｒ）をローレベルに立ち下げる（ステップＳ
１２）。

【０１２３】このようにして、半周期毎にモータ１９の
速度が目標速度に到達したかチェックして、目標速度に
到達すると（ステップＳ５、ステップＳ１１）、上記出
力端子Ｒの出力信号（基準信号Ｒ）の立ち上げ（ステッ
プＳ６）、あるいは、立ち下げ（ステップＳ１２）を行
って、スイッチ１２及びスイッチ１５を（イ）側から
（ロ）側に切り換えて、接続する（ステップＳ７）。

【０１２４】すなわち、図４に示すように、Ａ点で初期
設定を完了して、立ち上げ電圧発生回路１６からの立ち
上げ電圧Ｖに基づいてモータ１９の回転を開始し、Ｂ点
でモータ１９の回転速度が目標速度に到達したとする
と、Ｂ点においては、いま、エンコーダパルス信号Ｅ
は、図４（ａ）に示すように、立ち上がりエッジである
ので、ＭＰＵ２１は、これに合わせて、図４（ｂ）に示
すように、出力端子Ｒからハイレベルの基準信号Ｒをス
イッチ１２を介して位相比較回路１１に出力する。

【０１２５】その後、ＭＰＵ２１は、上記（３）式に示
したように、目標速度に対応する周期の１／２周期（Ｔ
／２）と位相差δθから求めたδＴ時間から算出される
待ち時間（ｗａｉｔ）時間（Ｔ／２−δＴ）だけ待って
（ステップＳ１３）、出力端子Ｒの出力信号、すなわ
ち、基準信号Ｒを、図４（ｂ）に示すように、反転させ
る（ステップＳ１４）。いま、図４では、Ｂ点で基準信
号Ｒを立ち上げたので、待ち時間だけ待った後、基準信
号Ｒを立ち下げる。

【０１２６】このように、ＭＰＵ２１は、予め同期後の
位相差δθを推定して基準信号Ｒの位相差δθを作製し
ているので、切り換え直後に、ＰＬＬ速度制御系、すな
わち、位相比較回路１１において強制的に位相がロック
される。

【０１２７】その後は、ＭＰＵ２１は、目標速度に対応
する周期の１／２周期（Ｔ／２）だけ待って（ステップ
Ｓ１５）、出力信号（基準信号Ｒ）を反転させる（ステ
ップＳ１４）。すなわち、ＭＰＵ２１は、目標速度に到
達して、基準信号Ｒの位相の調整を行うと、図４に示す
ように、目標速度に対応した周波数の１／２周期毎に出
力信号（基準信号Ｒ）を反転させて、位相比較回路１１
に出力する。

【０１２８】したがって、ＭＰＵ２１は、図４（ｂ）に
示すように、Ｃ点以降は、エンコーダパルス信号Ｅに対
して、−δθの位相差を持ち、目標速度に対応した周波
数の基準信号Ｒを位相比較回路１１に出力する。なお、
基準信号Ｒに対するエンコーダパルス信号Ｅの位相差を
δθとしているので、基準信号Ｒの位相差には、−が付
与される。

【０１２９】そして、ＭＰＵ２１から上記基準信号Ｒが
位相比較回路１１に入力されると、位相比較回路１１
は、上述の動作処理を行って、図４（ｃ）に示すよう
に、エンコーダパルス信号Ｅと基準信号Ｒの位相差δθ
に対応する位相誤差信号Ｖθを加算器１３に出力する。

【０１３０】加算器１３は、この誤差信号Ｖθとオフセ
ット電圧発生回路１４から供給されるオフセット電圧Ｖ
₀ を加算して、スイッチ１５及びスイッチ１７を介し
て、モータドライバ１８に出力し、モータドライバ１８
は、この加算器１３からの加算出力に基づいてモータ１
９を駆動する。

【０１３１】したがって、従来のように、エンコーダパ
ルス信号Ｅと基準信号Ｒの位相差δθによるモータ１９
の速度のオーバーシュートを、図４（ｄ）に示すよう
に、抑制することができ、速度制御手段としての立ち上
げ電圧発生回路１６からの立ち上げ電圧Ｖによるオープ
ンループにより立ち上げを行っても、位相同期制御手段
としてのＰＬＬ速度制御（位相比較回路１１）系の過渡
応答特性を向上させることができる。

【０１３２】その結果、モータ１９を速やかに目標速度
に上昇させることができるとともに、目標速度に到達す
ると、速やかに安定させることができる。

【０１３３】図６〜図１１は、本発明のモータ速度制御
装置の第２の実施の形態を示す図であり、本実施の形態
は、位相比較回路の位相比較器にＥＸＯＲ型を使用した
ものである。

【０１３４】本実施の形態は、上記第１の実施の形態と
同様のモータ速度制御装置に適用したものであり、本実
施の形態の説明において、上記図１及び図２と同様の構
成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省
略する。

【０１３５】図６において、モータ速度制御装置４０
は、位相比較回路４１、スイッチ４２、加算器１３、オ
フセット電圧発生回路１４、スイッチ１５、立ち上げ電
圧発生回路１６、スイッチ１７、モータドライバ１８、
モータ１９、エンコーダ２０、ＭＰＵ４３及びカウンタ
２２等を備えており、上記第１の実施の形態とは、位相
比較回路４１、スイッチ４２及びＭＰＵ４３が異なって
いる。

【０１３６】すなわち、位相比較回路（位相同期制御手
段）４１は、図７に示すように構成され、位相比較器４
４、カウント信号発生器３２、スイッチ４５、カウンタ
４６及びＤ／Ａ変換器３６等を備えている。

【０１３７】位相比較器４４は、いわゆるＥＸＯＲ型の
位相比較回路であり、位相比較器４４には、図８（ａ）
に示すエンコーダパルス信号Ｅと、図８（ｂ）に示す基
準信号Ｒが入力されている。

【０１３８】位相比較器４４は、この入力されるエンコ
ーダパルス信号Ｅと基準信号ＲのＥＸＯＲ（排他的論理
和）を取って、図８（ｃ）に示すハイとローに切り換わ
る位相検出信号Ｐをスイッチ４５に出力し、スイッチ４
５は、ハイの位相検出信号Ｐが入力されると、オンし
て、カウント信号発生器３２から入力されるカウント信
号をカウンタ４６に出力する。

【０１３９】カウント信号発生器３２は、上記第１の実
施の形態と同様に、図８（ｄ）に示すように、一定の高
周波数のカウント信号を発生して、スイッチ４５に出力
し、スイッチ４５は、カウント信号発生器３２から入力
されるカウント信号を図８（ｅ）に示すカウントＵＰ信
号としてカウンタ４６に出力する。

【０１４０】カウンタ４６は、スイッチ４５を介して入
力されるカウントＵＰ信号を計数して、Ｄ／Ａ変換器３
６に出力する。

【０１４１】Ｄ／Ａ変換器３６は、カウンタ４６のカウ
ント結果をＤ／Ａ変換して、図８（ｆ）に示す位相差に
対応するアナログの位相誤差信号Ｖθとして、図７に示
した加算器１３に出力する。

【０１４２】したがって、位相比較回路４１は、図２３
に示したように、位相比較範囲（動作範囲）として、０
〜πの範囲を持つような特性を有するが、位相比較回路
４１においては、その信号の取扱上の理由から、図９に
示すように、位相差π／２における誤差信号Ｖθが０に
なるように、Ｄ／Ａ変換器３６にオフセットを設定して
いる。

【０１４３】その結果、図９からも明らかなように、同
期時の位相差δθ’は、次式で与えられるような値とな
る。

【０１４４】δθ’＝δθ＋π／２ また、モータ速度制御装置４０においては、フィードバ
ック係数Ｋ、Ｋθを同じに設定しており、図２２に示し
た位相差δθと図９に示した位相差δθは、同じ位相差
になるが、実際に同期する位相差δθ’は、π／２だけ
異なる。また、位相差δθ’に相当する待ち（ｗａｉ
ｔ）時間δＴ’は、次式のようになる。

【０１４５】 δＴ’＝δθ’／（２πｆｒ）＝（δθ＋π／２）／（２πｆｒ） ＝δＴ＋Ｔ／４・・・（５） したがって、具体的な初期位相の待ち（ｗａｉｔ）時間
は、（５）式を用いて計算すると、以下の式のようにな
る。

【０１４６】 Ｔ／２−δＴ’＝Ｔ／２−（δＴ＋Ｔ／４）＝Ｔ／４−δＴ・・・（６） ＭＰＵ４３は、上記第１の実施の形態と同様の動作を行
うが、上記待ち時間の算出等において、異なる処理を行
う。

【０１４７】また、スイッチ４２は、ＭＰＵ４３の制御
下でオン／オフし、オンのとき、ＭＰＵ４３の出力端子
Ｒから入力される基準信号Ｒを位相比較回路４１に出力
する。

【０１４８】次に、本実施の形態の動作を、図１０に示
すフローチャートに基づいて説明する。

【０１４９】なお、図１０の説明において、上記図５と
同様の処理ステップにおいては、同一のステップナンバ
ーを付して、その詳細な説明を省略する。

【０１５０】モータ速度制御装置４０のＭＰＵ４３は、
その加速段階での制御は、上記図５の場合と同様に行い
（ステップＳ１〜Ｓ６、ステップＳ８〜Ｓ１２）、モー
タ１９の速度が同期速度に到達すると、スイッチ４２を
オンにして（ステップＳ２１）、位相比較回路４１に基
準信号Ｒを入力する。

【０１５１】すなわち、図１１のＡ点で初期設定を完了
して、立ち上げ電圧発生回路１６からの立ち上げ電圧Ｖ
に基づいてモータ１９の回転を開始し、Ｂ点でモータ１
９の回転速度が目標速度に到達したとすると、スイッチ
４２をオンにして（ステップＳ２１）、位相比較回路４
１に基準信号Ｒを入力する。

【０１５２】このとき、ＭＰＵ４３は、エンコーダパル
ス信号Ｅがハイレベルであると、ハイレベルの誤差信号
Ｖθを、エンコーダパルス信号Ｅがローレベルである
と、ローレベルの誤差信号Ｖθを、出力端子Ｒから出力
する（ステップＳ６、ステップＳ１２）。

【０１５３】その後、ＭＰＵ４３は、上記（６）式に示
した初期位相分の待ち時間（Ｔ／４−δＴ）だけ待つと
（ステップＳ２２）、出力端子Ｒから出力している誤差
信号Ｖθを反転させ（ステップＳ１４）、位相比較回路
４１の特性から、Ｔ／２だけ待って（ステップＳ１
５）、スイッチ１５を（イ）側から（ロ）側に切り換え
る（ステップＳ２３）。

【０１５４】すなわち、位相比較回路４１の特性からＴ
／２を待つ間に始めの誤差信号Ｖθの出力がある。具体
的には、図１１（ｃ）に示すように、Ｃ点で誤差信号Ｖ
θが出力されることになる。

【０１５５】したがって、図１１に示すＤ点で制御系を
立ち上げ電圧発生回路１６から位相比較回路４１に切り
換えると、エンコーダパルス信号Ｅと基準信号Ｒがほぼ
同期状態の位相差になるので、ＰＬＬ速度制御（位相比
較回路４１）系において、強制的に位相がロックされ
る。

【０１５６】その後、ＭＰＵ４３は、出力端子Ｒから出
力する基準信号Ｒを反転させた後（ステップＳ２４）、
目標速度に対応した周波数の１／２周期（Ｔ／２）待っ
て（ステップＳ２５）、ステップＳ２４に戻って、同様
に誤差信号Ｖθを反転させる（ステップＳ２４）。すな
わち、その後は、ＭＰＵ４３は、目標速度の周波数の１
／２周期毎に出力端子Ｒの出力信号、すなわち、基準信
号Ｒを反転させる。

【０１５７】したがって、、ＭＰＵ４３は、図１１
（ｂ）に示すように、Ｄ点以降は、エンコーダパルス信
号Ｅに対して、−δθ’の位相差を持ち、目標速度に対
応した周波数の基準信号Ｒを出力する。

【０１５８】その結果、図１１（ｄ）に示すように、エ
ンコーダパルス信号Ｅと基準信号Ｒの位相差によるモー
タ１９の速度のオーバーシュートは低減され、一定電圧
である立ち上げ電圧Ｖのオープンループで立ち上げて
も、ＰＬＬ速度制御系の過渡応答特性を向上させること
ができる。

【０１５９】なお、上記第１の実施の形態の位相比較回
路１１は、その比較範囲が−２π〜２πと広いが、過去
の状態に強く左右されるメモリ（フリップフロップ）型
であるので、ノイズに弱い。これに対して、本実施の形
態の位相比較回路４１は、その比較範囲が０〜πと狭い
が、非メモリ型であるので、ノイズに強いという特徴を
有している。上記位相比較回路１１と位相比較回路４１
の相違は、主にその位相比較器３１と位相比較器４４の
性質による。

【０１６０】上述のように、本発明においては、上記位
相比較回路１１と位相比較器４４のいずれを用いても、
十分発明の目的を達成することができる。

【０１６１】図１２は、本発明のモータ速度制御装置の
第３の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、上
記第１の実施の形態のモータドライバの出力を電流フィ
ードバックして、一定電流で立ち上げるものである。

【０１６２】そこで、本実施の形態の説明において、第
１の実施の形態と同様の構成部分には、同一の符号を付
して、その詳細な説明を省略する。

【０１６３】すなわち、図１２において、モータ速度制
御装置５０は、位相比較回路１１、スイッチ１２、加算
器１３、オフセット電圧発生回路１４、スイッチ１５、
立ち上げ電圧発生回路１６、スイッチ１７、モータドラ
イバ１８、電流フィードバック回路５１、モータ１９、
エンコーダ２０、ＭＰＵ２１及びカウンタ２２等を備え
ており、図１のモータ速度制御装置１０と同様の回路構
成を有しているが、ただ、モータドライバ１８の出力を
モータドライバ１８に電流フィードバックさせる電流フ
ィードバック回路５１が設けられている。

【０１６４】すなわち、本実施の形態においては、立ち
上げ電圧発生回路１６と電流フィードバック回路５１を
含めた回路が速度制御手段として機能する。

【０１６５】したがって、本実施の形態のモータ速度制
御装置５０においては、モータ１９が目標速度に到達す
るまでの加速過程において、電流フィードバック回路５
１によりフィードバックされる電流に基づいてモータ１
９に供給する駆動電流を一定に制御することができ、加
速過程において、モータ１９を一定電流で加速制御する
ことができる。

【０１６６】図１３は、本発明のモータ速度制御装置の
第４の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、上
記第３の実施の形態の立ち上げ電圧発生回路の立ち上げ
電圧を徐々に上昇させて滑らかな加速を行うものであ
る。

【０１６７】そこで、本実施の形態の説明においては、
図１２のモータ速度制御装置５０と同様の構成部分に
は、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【０１６８】図１３において、モータ速度制御装置６０
は、図１２と同様の構成を相しているが、ただ、立ち上
げ電圧発生回路６１が異なる。

【０１６９】すなわち、立ち上げ電圧発生回路６１は、
ＭＰＵ２１から加速命令が入力されると、予め設定され
た電圧上昇プログラムに基づいて、図１３中にグラフで
示すように、立ち上げ電圧Ｖを徐々に上昇させる。

【０１７０】このＭＰＵ２１からの加速命令は、その端
子ＳＣ１からスイッチ１７に出力するスイッチ１７の切
換信号が利用されている。

【０１７１】また、モータ速度制御装置６０は、上記第
３の実施の形態の場合と同様に、モータドライバ１８の
出力が電流フィードバック回路５１によりモータドライ
バ１８にフィードバックされている。

【０１７２】したがって、本実施の形態のモータ速度制
御装置６０においては、ＭＰＵ２１は、モータ１９の回
転が開始が指示されると、スイッチ１７及び立ち上げ電
圧発生回路６１に切換信号を出力して、スイッチ１７を
オンするとともに、スイッチ１５及びスイッチ１２を
（イ）側に接続させ、立ち上げ電圧発生回路６１から徐
々に上昇する立ち上げ電圧Ｖをスイッチ１５及びスイッ
チ１７を介してモータドライバ１８に出力する。

【０１７３】モータドライバ１８は、この徐々に上昇す
る立ち上げ電圧Ｖに基づいてモータ１９を回転駆動する
が、電流フィードバック回路５１によりモータ１９に出
力する電流がフィードバックされているので、当該徐々
に上昇する立ち上げ電圧Ｖに対応させて電流を徐々に上
昇させることができ、モータ１９を滑らかに加速させる
ことができる。

【０１７４】なお、この場合、電流フィードバック回路
５１を設けなくても、モータドライバ１８からモータ１
９に供給する電圧を徐々に上昇させることができ、滑ら
かにモータ１９を加速させることができる。

【０１７５】図１４及び図１５は、本発明のモータ速度
制御装置の第５の実施の形態を示す図であり、本実施の
形態は、上記第１の実施の形態において、速度制御手段
として、立ち上げ電圧発生回路の代わりに周波数誤差フ
ィードバックを適用したものである。

【０１７６】そこで、本実施の形態の説明においては、
上記第１の実施の形態と同様の構成部分には、同一の符
号を付して、その詳細な説明を省略する。

【０１７７】図１４において、モータ速度制御装置７０
は、位相比較回路１１、スイッチ１２、スイッチ７１、
加算器１３、スイッチ１７、モータドライバ１８、モー
タ１９、エンコーダ２０、ＭＰＵ７２、カウンタ２２及
びＤ／Ａ変換器７３等を備えており、位相比較回路１
１、スイッチ１２、加算器１３、スイッチ１７、モータ
ドライバ１８、モータ１９、エンコーダ２０及びカウン
タ２２は、上記第１の実施の形態と同様のものである。

【０１７８】加算器１３には、ＭＰＵ７２からの周波数
誤差フィードバック信号Ｖｆとスイッチ７１を介して位
相比較回路１１からの位相誤差信号Ｖθが入力され、モ
ータ１９が目標速度に到達するまでは、スイッチ７１が
オフして、周波数誤差フィードバック信号Ｖｆのみが加
算器１３に入力される。

【０１７９】スイッチ７１は、ＭＰＵ７２の端子ＳＣ２
からスイッチ１２に出力される切換信号によりオン／オ
フし、スイッチ１２が（イ）側から（ロ）側に切り換え
られるタイミングで、オンとなる。

【０１８０】ＭＰＵ７２には、第１の実施の形態の場合
と同様に、エンコーダ２０のエンコーダパルス信号Ｅが
入力されており、ＭＰＵ７２は、エンコーダパルス信号
Ｅの半周期をカウンタ２２を用いてカウントして、目標
速度に対応した半周期分のカウントとの誤差をＤ／Ａ変
換器７３にカウンタ誤差信号として出力する。

【０１８１】Ｄ／Ａ変換器７３は、このカウンタ誤差信
号をＤ／Ａ変換して、周波数誤差フィードバック信号Ｖ
ｆとして加算器１３に出力する。

【０１８２】したがって、ＭＰＵ７２及びＤ／Ａ変換器
７３は、検出手段としてのエンコーダ２０の出力する検
出信号（エンコーダパルス信号Ｅ）と所定の基準信号で
ある目標速度の周波数誤差信号に基づく速度信号（周波
数誤差フィードバック信号Ｖｆ）を出力して、モータ１
９の速度をフィードバック制御する周波数同期制御手段
として機能し、加算器１３は、この周波数同期制御手段
と位相同期制御手段である位相比較回路１１の出力する
速度制御信号（誤差信号Ｖθ）を加算して出力する選択
手段として機能する。

【０１８３】次に、本実施の形態の動作を、図１５のフ
ローチャートに基づいて、以下、説明する。

【０１８４】なお、以下の説明においては、上記第１の
実施の形態の図５の処理ステップと同様の処理ステップ
には、同一のステップナンバーを付して、その詳細な説
明を省略する。

【０１８５】ＭＰＵ７２は、モータ１９が始動すると、
上記同様に、最初のエンコーダパルス信号Ｅのエッジが
立ち上がりか、立ち下がりかを検出し（ステップＳ
１）、立ち下がりエッジで始まるとすると、カウンタ２
２のカウント動作を開始して（ステップＳ２）、次の立
ち上がりエッジを検出するまで待つ（ステップＳ３）。
ステップＳ３で、次の立ち上がりエッジを検出すると、
ＭＰＵ２１は、カウンタ２２のカウント動作を停止させ
（ステップＳ４）、カウンタ誤差信号をＤ／Ａ変換器７
３に出力する（ステップＳ３１）。

【０１８６】そして、Ｄ／Ａ変換器７３は、このカウン
タ誤差信号をＤ／Ａ変換して、周波数誤差フィードバッ
ク信号Ｖｆとして加算器１３に出力し、いま、スイッチ
７１はオフであるので、加算器１３は、この周波数誤差
フィードバック信号Ｖｆをスイッチ１７を介してモータ
ドライバ１８に出力する。

【０１８７】モータドライバ１８は、周波数誤差フィー
ドバック信号Ｖｆに基づいてモータ１９を駆動させる。

【０１８８】次に、ＭＰＵ７２は、カウンタ２２のカウ
ント値と予め内部メモりに格納されている目標速度に対
応した周波数Ｔの１／２周期値とを比較して、一致する
かどうかチェックする（ステップＳ５）。ＭＰＵ７２
は、カウンタ２２のカウント値と１／２周期値とが一致
すると、目標速度に到達したと判断して、出力端子Ｒの
出力信号をハイレベル（Ｈｉｇｈ）に立ち上げ（ステッ
プＳ６）、スイッチ１２を（イ）側から（ロ）側に切り
換えるとともに、スイッチ７１をオンさせる（ステップ
Ｓ３３）。

【０１８９】いま、立ち上げ開始直後であるので、目標
速度に到達していないため、ステップＳ５で、カウンタ
２２のカウント値と１／２周期値とが一致せず、ＭＰＵ
２１は、ステップＳ８に移行して、再度、カウンタ２２
のカウント動作を開始し（ステップＳ８）、次のエンコ
ーダパルス信号Ｅの立ち下がりエッジを検出するまで待
つ（ステップＳ９）。ステップＳ９で、次の立ち下がり
エッジを検出すると、ＭＰＵ７２は、カウンタ２２のカ
ウント動作を停止させ（ステップＳ１０）、上記同様
に、カウンタ誤差信号をＤ／Ａ変換器７３に出力する
（ステップＳ３２）。

【０１９０】次に、ＭＰＵ７２は、エンコーダパルス信
号Ｅの立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの半
周期分の時間を測定し、カウンタ２２のカウント値と上
記１／２周期値とを比較して、一致するかチェックする
（ステップＳ１１）。ＭＰＵ７２は、カウンタ２２のカ
ウント値と１／２周期値とが一致すると、目標速度に到
達したと判断して、出力端子Ｒの出力信号をローレベル
（Ｌｏｗ）に立ち下げ（ステップＳ６）、スイッチ１２
を（イ）側から（ロ）側に切り換えるととに、スイッチ
７１をオンさせる（ステップＳ３３）。

【０１９１】したがって、この時点で、加算器１３に
は、周波数誤差フィードバック信号Ｖｆと位相比較回路
１１からの誤差信号Ｖθが入力され、加算器１３は、こ
の周波数誤差フィードバック信号Ｖｆと誤差信号Ｖθを
加算して、速度制御信号としてスイッチ１７を介してモ
ータドライバ１８に出力する。

【０１９２】また、ステップＳ１１で、目標速度に到達
していおらず、ステップＳ１１で、カウンタ２２のカウ
ント値と１／２周期値とが一致しないときには、ＭＰＵ
７２は、ステップＳ２に移行して、上記同様の処理を行
う。

【０１９３】すなわち、ＭＰＵ７２は、エンコーダパル
ス信号Ｅの半周期の時間を測定し、かつ、カウンタ誤差
をＤ／Ａ変換器７３に出力するとともに、その都度、目
標速度と比較して、モータ１９が目標速度に到達したか
どうか判別している（ステップＳ２〜ステップＳ４、ス
テップＳ３１、ステップＳ５、ステップＳ８〜ステップ
Ｓ１０、ステップＳ３２、ステップＳ１１）。

【０１９４】この間、モータ１９は、ＭＰＵ７２からＤ
／Ａ変換器７３を介して加算器１３に供給される周波数
誤差フィードバック信号Ｖｆに基づいてモータドライバ
１８のドライブ動作により目標速度に向かって、回転速
度を上げていく。

【０１９５】すなわち、ＭＰＵ７２は、エンコーダパル
ス信号Ｅの半周期をカウンタ２２によりカウントし、ま
た、目標速度に対応した半周期分をカウントして、エン
コーダパルス信号Ｅの半周期分のカウントと目標速度の
半周期分のカウントとの誤差をＤ／Ａ変換器７３に出力
し、Ｄ／Ａ変換器７３でＤ／Ａ変換して、周波数誤差フ
ィードバック信号Ｖｆとして加算器１３に出力する。

【０１９６】いま、目標速度の半周期分のカウント数を
Ｎ₀ 、エンコーダパルス信号Ｅのカウント数をＮ_e とす
ると、本来の周波数誤差は、次式のようになる。

【０１９７】 １／Ｎ_e −１／Ｎ₀ ＝（Ｎ₀ −Ｎ_e ）／（Ｎ₀ ×Ｎ_e ）・・・（６） ところが、本実施の形態においては、計算を簡単にする
ため、 （Ｎ₀ −Ｎ_e ）／（Ｎ₀ ×Ｎ_e ）≒Ｋ_N ×（Ｎ₀ −Ｎ_e ）・・・（７） としている。

【０１９８】したがって、本実施の形態においては、周
波数誤差フィードバック信号Ｖｆによりモータ１９の回
転速度が目標速度に収束するので、イナーシャが大きく
て応答速度の遅い制御対象についても、安定して周波数
同期を起こさせることができるとともに、同期後の位相
差δθを持つ（本実施の形態においては、δθ＝０）基
準信号Ｒを位相比較回路１１に入力しているので、制御
系を切り換えた直後に位相同期に引き込まれ、モータ１
９の速度がオーバーシュートすることをより一層抑制す
ることができ、ＰＬＬ速度制御系の過渡応答特性をより
一層向上させることができる。

【０１９９】また、本実施の形態においては、モータ１
９の立ち上げだけでなく、回転速度を変化させる場合に
おいても、同様の動作を行うことにより、良好な過渡特
性を得ることができる。

【０２００】すなわち、図示しない制御手段から速度変
更の命令がＭＰＵ７２に入ると、ＭＰＵ７２内で目標速
度の周期Ｔの設定を変更し、次に、スイッチ７１をオフ
にするとともに、スイッチ１２を（イ）側に戻して、周
波数誤差フィードバック信号Ｖｆだけの制御系、すなわ
ち、周波数同期制御手段の制御系に切り換える。

【０２０１】その後は、上記図１５のフローチャートに
基づいて、上記同様に制御を行い、モータ１９の回転速
度が変更後の目標速度に到達すると、上記同様に、初期
位相を合わせて、位相同期制御を行う。

【０２０２】したがって、本実施の形態は、モータ１９
の回転速度を加減速して変更するような場合において
も、モータ１９の回転速度の変更時の応答特性を向上さ
せることができる。

【０２０３】図１６は、本発明のモータ速度制御装置の
第６の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、上
記第５の実施の形態の位相比較回路１１を上記第２の実
施の形態の位相比較回路４１に置き換えたものである。

【０２０４】そこで、本実施の形態の説明においては、
上記図１４、図６及び図７と同様の構成部分には、同一
の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【０２０５】図１６において、モータ速度制御装置８０
は、位相比較回路４１、スイッチ４２、スイッチ７１、
加算器１３、スイッチ１７、モータドライバ１８、モー
タ１９、エンコーダ２０、ＭＰＵ７２、カウンタ２２及
びＤ／Ａ変換器７３等を備えており、上記第５の実施の
形態とは、位相比較回路４１が異なっている。

【０２０６】すなわち、位相比較回路４１は、上述のよ
うに、図７に示したように構成され、位相比較器４４、
カウント信号発生器３２、スイッチ４５、カウンタ４６
及びＤ／Ａ変換器３６等を備えている。

【０２０７】位相比較器４４は、いわゆるＥＸＯＲ型の
位相比較回路であり、上記同様の処理を行って、誤差信
号Ｖθをスイッチ７１を介して加算器１３に出力する。

【０２０８】したがって、この場合、初期位相は、δ
θ’＝π／２でなければならず、初期位相の待ち（ｗａ
ｉｔ）時間、すなわち、目標速度に到達したときの待ち
時間は、Ｔ／４である。

【０２０９】すなわち、本実施の形態においては、モー
タ１９の立ち上げ動作は、図１５のフローチャートに示
した処理と同様に行われ、回転速度は、上記第５の実施
の形態の場合と同様に、周波数誤差フィードバック信号
Ｖｆの作用により目標速度に収束する。

【０２１０】その後、スイッチ７１がオンすることによ
り、位相誤差信号Ｖθを加算器１３で加算する制御系に
切り換えるが、この初期位相の待ち時間をＴ／４に設定
して、上記第２の実施の形態の場合と同様にその後の処
理を行う。

【０２１１】したがって、本実施の形態によれば、非メ
モリ型の位相比較回路４１を使用しているので、ノイズ
に強く、また、周波数誤差をフィードバックしているの
で、位相比較範囲が広くなくて適切に動作させることが
でき、第５の実施の形態のようにメモリ型の位相比較回
路１１を使用した場合よりも、安定した制御系を形成す
ることができる。

【０２１２】図１７は、本発明のモータ速度制御装置の
第７の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、上
記第５の実施の形態と同様に周波数誤差のフィードバッ
クを行うが、周波数誤差のフィードバックをＭＰＵを介
さないで行うものである。

【０２１３】そこで、本実施の形態の説明において、図
１４と同様の構成部分には、同一の符号を付して、その
詳細な説明を省略する。

【０２１４】図１７において、モータ速度制御装置９０
は、位相比較回路１１、スイッチ１２、スイッチ７１、
加算器１３、スイッチ１７、モータドライバ１８、モー
タ１９、エンコーダ２０、ＭＰＵ９１、カウンタ２２、
周波数同期制御回路９２及び電流フィードバック回路９
３等を備えており、周波数同期制御回路９２（周波数同
期制御手段）は、基準電圧発生器９４、Ｆ／Ｖ変換器９
５及び電圧比較器９６等を備えている。

【０２１５】モータ速度制御装置９０では、周波数誤差
のフィードバックをＭＰＵ９１を介さないで行っている
ため、ＭＰＵ９１は、第１の実施の形態のＭＰＵ２１と
同様の機能を備えたものである。ただ、ＭＰＵ９１の端
子ＳＣ２からの切換信号がスイッチ１２とスイッチ７１
入力され、スイッチ１２の切り換えタイミングでスイッ
チ７１がオンされる。

【０２１６】周波数同期制御回路９２は、その基準電圧
発生器９４により、基準周波数に対応する周波数の基準
電位Ｖ₀ （Ｖ₀ ＝ｆｒ／Ｋ）を発生させて、電圧比較器
９６に出力し、電圧比較部９６には、さらに、Ｆ／Ｖ変
換器９５の出力電圧が入力されている。

【０２１７】Ｆ／Ｖ変換器９５には、エンコーダ２０か
らのエンコーダパルス信号Ｅが入力され、Ｆ／Ｖ変換器
９５は、エンコーダパルス信号Ｅの周波数を電圧に変
換、すなわち、Ｆ／Ｖ変換して、電圧比較器９６に出力
する。

【０２１８】電圧比較器９６は、上記基準電圧発生器９
４からの基準電位Ｖ₀ とＦ／Ｖ変換器９５からの電圧を
比較することにより、エンコーダパルス信号Ｅと基準電
位Ｖ₀ の差、すなわち、エンコーダパルス信号Ｅの周波
数と基準信号の周波数の差に対応する周波数誤差信号を
生成して、加算器１３に出力する。

【０２１９】また、モータ速度制御装置９０には、電流
フィードバック回路９３が設けられておりこの電流フィ
ードバック回路９３は、図１２あるいは図１３に示した
電流フィードバック回路５１と同様であり、モータドラ
イバ１８によりモータ１９を一定電流で加速制御するた
めのものである。

【０２２０】そして、モータ速度制御装置９０では、位
相比較回路１１がメモリ型であるため、初期位相の待ち
（ｗａｉｔ）時間は、Ｔ／２である。

【０２２１】したがって、上記第６の実施の形態と同様
に、周波数誤差をフィードバックしているので、位相比
較範囲が広くなくても適切に速度制御を行うことがで
き、安定した制御系を形成することができるとともに、
周波数誤差フィードバックループをＭＰＵ９１を介さな
いで行っているので、ＭＰＵ９１の負担を軽減すること
ができる。

【０２２２】また、本実施の形態は、制御切換時の初期
位相に着目したもので、周波数同期制御手段（速度制御
手段）としての周波数同期制御回路９２を、ＭＰＵ９１
から切り離して、別回路としても、適切に処理すること
ができる。

【０２２３】また、本実施の形態においては、エンコー
ダパルス信号Ｅの周波数と基準周波数の周波数差に基づ
いて、周波数誤差フィードバック処理を行っているが、
周波数誤差フィードバック処理は、これに限るものでは
なく、例えば、回転速度に対して、いわゆるＰＩ制御、
あるいは、ＰＩＤ制御を行うことにより、回転速度を目
標速度に到達させてもよい。

【０２２４】図１８は、本発明のモータ速度制御装置及
びモータ速度制御方法の第８の実施の形態を示す図であ
り、本実施の形態は、周波数誤差フィードバックにより
モータ回転速度を目標速度に向かって加減速するととも
に、目標速度に到達すると、目標速度に設定した基準電
圧と位相誤差信号との加算信号による位相同期制御に切
り換えるものである。

【０２２５】本実施の形態の説明において、上記図１、
図６、あるいは、図１４と同様の構成部分については、
同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【０２２６】図１８において、モータ速度制御装置１０
０は、位相比較回路４１、スイッチ１２、加算器１３、
Ｄ／Ａ変換器１０２、スイッチ１５、１７、モータドラ
イバ１８、モータ１９、エンコーダ２０、ＭＰＵ１０
１、カウンタ２２及びＤ／Ａ変換器７３等を備えてい
る。

【０２２７】モータ速度制御装置１００では、図６に示
したメモリ型の位相比較回路４１が使用されており、位
相比較回路４１は、エンコーダパルス信号Ｅとスイッチ
１２を介して入力されるエンコーダパルス信号Ｅ自身、
あるいは、ＭＰＵ１０１から入力される基準信号Ｒの位
相を比較して、誤差信号Ｖθを加算器１３に出力する。

【０２２８】ＭＰＵ１０１は、目標速度に対応したディ
ジタル出力をＤ／Ａ変換器１０２に出力し、Ｄ／Ａ変換
器１０２は、このディジタル出力をＤ／Ａ変換して、目
標速度に対応した基準電圧Ｖ₀ を加算器１３に出力す
る。

【０２２９】また、ＭＰＵ１０１は、エンコーダパルス
信号Ｅの半周期をカウンタ２２によりカウントするとと
もに、目標速度に対応した半周期分をカウントして、エ
ンコーダパルス信号Ｅの半周期分のカウントと目標速度
の半周期分のカウントとの誤差をＤ／Ａ変換器７３に出
力し、Ｄ／Ａ変換器７３でＤ／Ａ変換して、周波数誤差
フィードバック信号Ｖｆとしてスイッチ１５に出力す
る。

【０２３０】本実施の形態においては、加減速時、スイ
ッチ１２及びスイッチ１５を（イ）側に接続し、ＭＰＵ
１０１からＤ／Ａ変換器７３を介してスイッチ１５に入
力される周波数誤差フィードバック信号Ｖｆによりモー
タ１９を目標速度へ加減速制御する。すなわち、モータ
速度制御装置１００は、加減速時においては、周波数誤
差同期制御によりモータ１０の加減速制御を行って、モ
ータ１０を目標速度に加減速する。

【０２３１】モータ１９の回転速度が目標速度に到達す
ると、スイッチ１２及びスイッチ１５を（ロ）側に切り
換え、位相比較回路４１の出力する位相誤差信号Ｖθと
ＭＰＵ１０１からＤ／Ａ変換器１０２を介して出力する
目標速度に対応した基準電圧Ｖ₀ を加算器１３で加算し
て、この加算結果に基づいて、モータ１９の回転制御を
行う。

【０２３２】そして、基準電圧Ｖ₀ を用い、位相比較回
路４１としてメモリ型を使用しているので、位相差δθ
は、δθ＝０であり、初期位相の待ち（ｗａｉｔ）時間
は、Ｔ／２である。

【０２３３】このように、本実施の形態においては、Ｐ
ＬＬ制御が位相同期状態に引き込もうとするとき、位相
誤差信号Ｖθにより周波数を微妙に変えることができ、
位相をずらして、位相同期を実現することができる。

【０２３４】このとき、周波数は、微妙ではあるが、変
化するので、制御対象（モータ１９）の特性やフィード
バックゲインによっては、無視できない程度の大きさで
周波数誤差信号が発生することがあり、位相同期制御を
不安定にする。

【０２３５】このような場合は、本実施の形態のよう
に、基準電圧Ｖ₀ を設けて、位相同期過程では、周波数
誤差フィードバック信号Ｖｆを切り離すことにより、対
応することができる。

【０２３６】また、本実施の形態によれば、ＭＰＵ１０
１内の目標速度を変えることで、容易にモータ１９の回
転速度を変えることができ、目標速度が変化するモータ
１９の制御にも適用することができる。

【０２３７】さらに、本実施の形態においては、メモリ
型の位相比較回路４１を使用しているが、非メモリ型の
ものにも容易に変更することができる。

【０２３８】図１９〜図２１は、本発明のモータ速度制
御装置の第９の実施の形態を示す図であり、本実施の形
態は、周波数誤差信号に基づくフィードバック制御によ
り目標速度まで加減速して、モータの回転速度が目標速
度に到達したときに、位相同期制御に制御系を切り換え
るとともに、モータドライバに供給する制御信号が連続
になるようにするものである。

【０２３９】本実施の形態においては、位相比較回路と
してメモり型のものを使用しているので、本実施の形態
の説明においては、上記図１及び図２と同様の構成部分
については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省
略する。

【０２４０】図１９において、モータ速度制御装置１１
０は、位相比較回路１１、スイッチ１２、加算器１３、
スイッチ１５、スイッチ１７、モータドライバ１８、モ
ータ１９、エンコーダ２０、ＭＰＵ１１１、カウンタ２
２、Ｄ／Ａ変換器１１２、制御信号発生器１１３、Ｆ／
Ｖ変換器１１４及びＡ／Ｄ変換器１１５等を備えてい
る。

【０２４１】位相比較回路１１は、上記図１及び図２に
示したものと同様のメモリ型であり、図２０（ａ）に示
すようなエンコーダパルス信号Ｅと図２０（ｂ）に示す
ような基準信号Ｒから位相誤差信号Ｖθを生成して、加
算器１３に出力する。

【０２４２】加算器１３は、これらの位相誤差信号Ｖθ
と基準電圧Ｖ₀ を加算して、加算信号をスイッチ１５に
出力する。

【０２４３】ＭＰＵ１１１は、目標速度に対応したディ
ジタル出力をＤ／Ａ変換器１１２に出力し、Ｄ／Ａ変換
器１１２は、このディジタル出力をＤ／Ａ変換して、目
標速度に対応した基準電圧Ｖ₀ を加算器１３及び制御信
号発生器１１３に出力する。

【０２４４】Ｆ／Ｖ変換器１１４には、エンコーダ２０
からのエンコーダパルス信号Ｅが入力され、Ｆ／Ｖ変換
器１１４は、このエンコーダパルス信号Ｅの周波数を電
圧信号に変換して、制御信号発生器１１３に出力する。

【０２４５】制御信号発生器１１３は、ＰＩ方式あるい
はＰＩＤ方式の制御信号発生器であり、このＦ／Ｖ変換
器１１４から入力される電圧信号と、Ｄ／Ａ変換器１１
２を介してＭＰＵ１１１から入力される基準電圧Ｖ₀ に
基づいて、図２０（ｄ）に示すような速度制御信号を発
生して、スイッチ１５に出力する。すなわち、制御信号
発生器１１３は、Ｆ／Ｖ変換器１１４から入力される電
圧信号と基準電位Ｖ₀の差に対応する速度制御信号を生
成する。

【０２４６】スイッチ１５は、上記各実施の形態と同様
に、ＭＰＵ６によりその動作が制御され、モータ１９が
目標速度に到達するまでは、（イ）側に接続されて、モ
ータ１９が目標速度に到達して、所定の待ち時間経過す
ると、（ロ）側に切り換えられる。

【０２４７】スイッチ１５からの出力は、スイッチ１７
を介してモータドライバ１８に入力されるとともに、Ａ
／Ｄ変換器１１５にも入力され、Ａ／Ｄ変換器１１５
は、このモータドライバ１８に供給されるアナログの信
号をディジタル変換して、ＭＰＵ１１１に出力する。

【０２４８】したがって、上記Ｄ／Ａ変換器１１２、制
御信号発生器１１３及びＦ／Ｖ変換器１１４は、所定の
基準信号としての基準電位Ｖ₀ と検出手段としてのエン
コーダ２０の検出信号であるエンコーダパルス信号Ｅの
周波数誤差信号に基づく速度制御信号を出力する周波数
同期制御手段として機能する。

【０２４９】そして、ＭＰＵ１１１は、この速度制御信
号をＡ／Ｄ変換器１１５を介して取り込んで、モータ１
０の速度が目標速度に到達した後で、加算器１３から出
力される速度制御信号が連続したものとなるように、基
準信号を設定して、出力端子Ｒから出力する。

【０２５０】位相比較回路１１は、モータ１０の回転速
度が目標速度に達すると、スイッチが（ロ）側に切り換
えられて、上記ＭＰＵ１１からの基準信号が基準信号Ｒ
として入力されるので、この基準信号Ｒとエンコーダパ
ルス信号Ｅから、図２０（ｃ）に示す誤差信号Ｖθを生
成して、加算器１３に出力し、加算器１３は、この誤差
信号Ｖθと基準電位Ｖ₀ を加算して、図２０（ｄ）に示
す速度制御信号をスイッチ１５、１７を介してモータド
ライバ１８に出力する。

【０２５１】したがって、モータドライバ１８に供給さ
れる速度制御信号は、図２０（ｄ）に示すように、連続
したものとなる。

【０２５２】次に、本実施の形態の動作を、図２１に示
すフローチャートに基づいて、以下説明する。

【０２５３】なお、図２１において、上記図５と同様の
処理ステップには、同一のステップナンバーを付して、
その詳細な説明を省略する。

【０２５４】モータ速度制御装置１１０のＭＰＵ１１１
は、加速段階での制御は、上記図５の場合と同様に行い
（ステップＳ１〜Ｓ６、ステップＳ８〜Ｓ１２）、モー
タ１９の速度が同期速度に到達すると、スイッチ４２を
オンにして（ステップＳ２１）、位相比較回路４１に基
準信号Ｒを入力する。

【０２５５】すなわち、図２０のＡ点で、スイッチ１２
及びスイッチ１５を（イ）側に接続し、スイッチ１７を
オンにして、初期設定を完了すると、制御信号発生器１
１３からの速度制御信号に基づいてモータ１９の回転を
開始し、Ｂ点でモータ１９の回転速度が目標速度に到達
すると、出力端子Ｒから出力する基準信号Ｒをエンコー
ダパルス信号Ｅがハイレベルであるか、ローレベルであ
るかに応じて、ハイレベルあるいはローレベルに設定し
て、出力する（ステップＳ６、ステップＳ１２）。

【０２５６】その後、ＭＰＵ４３は、Ａ／Ｄ変換器１１
５を介して取り込（ステップＳ４１）、初期位相δθ及
び待ち（ｗａｉｔ）時間δＴを算出して（ステップＳ４
２）、スイッチ１２及びスイッチ１５を（ロ）側に切り
換える（ステップＳ４３）。これにより、位相比較回路
１１の出力する誤差信号ＶθとＭＰＵ１１１の出力する
基準電位Ｖ₀ を加算器１３で加算した加算出力が、スイ
ッチ１５及びスイッチ１７を介して、速度制御信号とし
てモータドライバ１８に供給され、モータドライバ１８
は、この速度制御信号により速度制御を開始する。

【０２５７】その後、ＭＰＵ１１１は、初期位相分の待
ち時間（Ｔ／２−δＴ）だけ待つと（ステップＳ４
４）、図２０（ｂ）に示すように、出力端子Ｒから出力
している基準信号Ｒを反転させ（ステップＳ１４）、目
標速度に対応した周波数の１／２周期（Ｔ／２）待って
（ステップＳ１５）、図２０のＤ点において、出力信号
（基準信号Ｒ）を反転させる処理を順次繰り返す（ステ
ップＳ１４）。すなわち、ＭＰＵ１１１は、目標速度に
到達して、基準信号Ｒの位相の調整を行うと、図２０に
示すように、目標速度に対応した周波数の１／２周期毎
に基準信号Ｒを反転させて、位相比較回路１１に出力す
る。

【０２５８】したがって、ＭＰＵ１１１は、図２０
（ｂ）に示すように、Ｄ点以降は、エンコーダパルス信
号Ｅと同期し、目標速度に対応した周波数の基準信号Ｒ
を位相比較回路１１に出力する。

【０２５９】そして、ＭＰＵ１１１から上記基準信号Ｒ
が位相比較回路１１に入力されると、位相比較回路１１
は、上述の動作処理を行って、図４（ｃ）に示すよう
に、エンコーダパルス信号Ｅと基準信号Ｒの位相差に対
応する位相誤差信号Ｖθを加算器１３に出力する。

【０２６０】加算器１３は、この誤差信号ＶθとＤ／Ａ
変換器１１２を介してＭＰＵ１１１から供給されるオフ
セット電圧Ｖ₀ を加算して、スイッチ１５及びスイッチ
１７を介して、モータドライバ１８に出力し、モータド
ライバ１８は、この加算器１３からの加算出力に基づい
てモータ１９を駆動する。

【０２６１】そして、図２０（ｄ）に示すように、速度
制御信号は、モータ１９の回転速度が目標速度に近づく
と、モータ１９の回転を抑制する方向に反転するが、上
述のように、モータ１９の回転が目標速度に到達した時
点で、この速度制御信号が連続するように、制御系の切
り換えが行われるので、制御量の連続性が保たれ、速度
制御系の過渡応答特性を大幅に向上させることができ
る。

【０２６２】したがって、エンコーダパルス信号Ｅと基
準信号Ｒの位相差によるモータ１９の速度のオーバーシ
ュートを、図４（ｄ）に示すように、抑制することがで
き、位相同期制御手段としてのＰＬＬ速度制御（位相比
較回路１１）系の過渡応答特性を向上させることができ
る。

【０２６３】その結果、目標速度に安定するまでの時間
を大幅に短縮させることができるとともに、速度制御系
を安定させることができる。

【０２６４】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【０２６５】例えば、上記第１の実施の形態から第４の
実施の形態においては、モータ１９の回転速度が目標速
度に到達したとき、目標速度に対応した周波数で、か
つ、エンコーダパルス信号Ｅの位相同期後の位相差と同
じ位相差を有した基準信号Ｒを生成して、位相比較回路
１１あるいは位相比較回路４１に供給するようにしてい
るが、このとき、初期位相差が位相同期手段である位相
比較回路１１あるいは位相比較回路４１の動作範囲の中
心になるように基準信号Ｒを生成して、供給するように
してもよいこの場合、ハード的構成は、上記各実施の形
態と同様であるが、ただ、各ＭＰＵは初期位相差δθが
全て動作範囲の中心にくるように、初期位相の待ち（ｗ
ａｉｔ）時間を決定する。

【０２６６】すなわち、図１あるいは図２に示したメモ
リ型の位相比較回路１１においては、δθ＝０、すなわ
ち、待ち時間をＴ／２に決定し、図６あるいは図７に示
した非メモリ型の位相比較回路４１においては、δθ’
＝π／２、すなわち、待ち時間をＴ／４に決定する。

【０２６７】具体的には、例えば、第２の実施の形態に
おいては、図９に示したように、最終的に位相同期して
安定するのは、安定点として示した位相差δθ’の点で
あり、モータ１９の回転速度が目標速度に到達して、制
御系を位相比較回路４１に切り換えた直後では、第２の
実施の形態においては、位相差がδθ’であるので、安
定点に引き込み易い。

【０２６８】ところが、モータ１９の負荷のイナーシャ
が大きい場合など、応答が遅い場合には、直に安定点に
収束するとは限らず、安定点の回りを振動しながら収束
する。当然のことながら、振動の振り幅は、制御系を切
り換えた直後が最も大きい。すなわち、図９のように安
定点が位相比較範囲の端にある場合、振り幅によって
は、位相比較範囲を外れるおそれがあり、位相比較範囲
を外れると、一旦大きく位相をくずしてから同期するの
で、同期するまでに、かえって長く時間を要することと
なる。

【０２６９】そこで、上述のように、初期位相差が位相
同期手段である位相比較回路１１あるいは位相比較回路
４１の動作範囲の中心になる位相タイミングで基準信号
Ｒを生成して、供給すると、位相比較範囲の中心から同
期過程が開始されるので、位相比較範囲を外れることを
防止することができ、より一層確実に、かつ、速やかに
安定させることができる。

【０２７０】また、初期位相の設定を単純化することが
でき、制御手段であるＭＰＵを簡単に構成することがで
きる。

【０２７１】上記第５の実施の形態から第９の実施の形
態においては、周波数誤差をフィードバックしており、
あるいは、基準電位Ｖ₀ を目標速度に対応させている効
果により、すでに初期位相が、位相比較回路１１あるい
は位相比較回路４１の動作範囲の中心に存在しており、
上記効果を有している。

【０２７２】

【発明の効果】請求項１記載の発明のモータ速度制御装
置によれば、速度信号と基準信号の位相差に基づく速度
制御系の過渡応答特性を大幅に向上させることができ、
目標速度に安定するまでの時間を短縮することができる
とともに、速度制御系を安定化させることができる。

【０２７３】請求項２記載の発明のモータ速度制御装置
によれば、速度制御系全体の構成を簡単なものとするこ
とができ、ハード的に回路を組み込む場合には、回路構
成が簡単なものとなり、コストを低減させることがで
き、また、ソフト的に構成する場合には、ソフト処理が
簡単になり、計算処理等の負荷を小さくして、処理速度
を向上させることができる。

【０２７４】また、モータ駆動系のイナーシャ等が小さ
く、位相同期過程の応答が速い系では、上記速度制御手
段から位相同期制御手段への制御系の切換時の不安定性
が少なくなっているので、従来、速度フィードバックル
ープにより加減速していた制御系をオープンループ制御
手段により、モータの加減速を行うことができ、適用範
囲を広げることができる。

【０２７５】請求項３記載の発明のモータ速度制御装置
によれば、周波数誤差信号に基づく速度のフィードバッ
ク制御を行うことができ、イナーシャが大きく応答の遅
い制御系の場合であっても、確実に周波数を同期させる
ことができるとともに、上記速度制御手段から位相同期
制御手段への制御系の切換時の不安定性が少なくなって
いるので、速度信号と基準信号の位相差に基づく速度制
御系の過渡応答特性を、さらに大幅に向上させることが
でき、目標速度に安定するまでの時間をより一層短縮す
ることができるとともに、速度制御系をより一層安定化
させることができる。

【０２７６】請求項４記載の発明のモータ速度制御装置
によれば、モータの速度が目標速度に到達して、制御系
を切り換えた際、速度信号と基準信号の位相差に基づ
く、速度制御系の過渡応答特性をより一層大幅に向上さ
せることができ、目標速度に安定するまでの時間をより
一層短縮することができるとともに、速度制御系を安定
させることができる。

【０２７７】請求項５記載の発明のモータ速度制御装置
によれば、モータの速度が目標速度に到達して、制御系
を位相同期制御手段に切り換えた際、目標速度に対応し
た周波数で、かつ、速度信号に対して位相同期制御手段
の動作範囲の中心の位相差を有した基準信号を位相同期
制御手段に入力するので、位相同期制御手段に制御系を
切り換えた後に、位相比較の動作範囲から外れるのを抑
制することができ、位相同期制御手段の過渡応答特性を
向上させることができる。

【０２７８】したがって、目標速度に安定するまでの時
間をより一層短縮することができるとともに、速度制御
系をより一層安定化させることができる。

【０２７９】また、位相同期制御手段の動作範囲の中心
の位相差は、予め分かっており、かつ、周波数は変える
必要があるが、目標速度によって位相差を変える必要が
ないため、基準信号を簡単に生成することができ、回路
構成を簡略化することができる。

【０２８０】請求項６記載の発明のモータ速度制御装置
によれば、速度制御系全体の構成を簡単なものとするこ
とができ、ハード的に回路を組み込む場合には、回路構
成が簡単なものとなり、コストを低減させることがで
き、また、ソフト的に構成する場合には、ソフト処理が
簡単になり、計算処理等の負荷を小さくして、処理速度
を向上させることができる。

【０２８１】また、モータ駆動系のイナーシャ等が小さ
く、位相同期過程の応答が速い系では、上記制御系の切
換時の不安定性が少なくなっているので、従来、速度フ
ィードバックループにより加減速していた制御系をオー
プンループ制御手段により、モータの加減速を行うこと
ができ、適用範囲を広げることができる。

【０２８２】請求項７記載の発明のモータ速度制御装置
によれば、周波数誤差信号に基づく速度のフィードバッ
ク制御を行うことができ、イナーシャが大きく応答が遅
い制御系の場合であっても、確実に周波数を同期させる
ことができるとともに、上記速度制御手段から位相同期
制御手段への制御系の切換時の不安定性が少なくなって
いるので、速度信号と基準信号の位相差に基づく速度制
御系の過渡応答特性を、さらに大幅に向上させることが
でき、目標速度に安定するまでの時間をより一層短縮す
ることができるとともに、速度制御系をより一層安定化
させることができる。

【０２８３】請求項８記載の発明のモータ速度制御装置
によれば、モータの速度が目標速度に到達して、制御系
を速度制御手段と位相同期制御手段との加算制御系に切
り換えた際、目標速度に対応した周波数で、かつ、速度
信号に対して位相同期制御手段の動作範囲の中心の位相
差を有した基準信号を位相同期制御手段に入力するの
で、制御系を切り換えた後に、位相比較の動作範囲から
外れるのを抑制することができ、位相同期制御手段の過
渡応答特性を向上させることができる。

【０２８４】したがって、目標速度に安定するまでの時
間をより一層短縮することができるとともに、速度制御
系をより一層安定化させることができる。

【０２８５】また、位相同期制御手段の動作範囲の中心
の位相差は、予め分かっており、かつ、周波数は変える
必要があるが、目標速度によって位相差を変える必要が
ないため、基準信号を簡単に生成することができ、回路
構成を簡略化することができる。

【０２８６】請求項９記載の発明のモータ速度制御装置
によれば、周波数同期制御手段によりモータを加減速し
て、モータの速度が目標速度に到達し、制御系を周波数
同期制御手段と位相同期制御手段との加算制御系に切り
換えた際、目標速度に対応した周波数で、かつ、速度制
御信号が連続する位相差を有した基準信号を位相同期制
御手段に入力するので、制御系を切り換えた際の制御量
の連続性が保たれ、速度制御系の過渡応答特性を大幅に
向上させることができる。

【０２８７】したがって、目標速度に安定するまでの時
間をより一層短縮することができるとともに、速度制御
系をより一層安定化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータ速度制御装置の第１の実施の形
態を適用したモータ速度制御装置の回路構成図。

【図２】図１の位相比較回路の詳細な回路構成図。

【図３】図１のモータ速度制御装置の各部の信号のタイ
ミング図。

【図４】図１及び図２の位相比較回路の各部の信号のタ
イミング図

【図５】図１のモータ速度制御装置によるモータの速度
制御処理を示すフローチャート。

【図６】本発明のモータ速度制御装置の第２の実施の形
態を適用したモータ速度制御装置の回路構成図。

【図７】図６の位相比較回路の詳細な回路構成図。

【図８】図６のモータ速度制御装置の各部の信号のタイ
ミング図。

【図９】図６のモータ速度制御装置の位相比較回路の動
作特性図。

【図１０】図６のモータ速度制御装置によるモータの速
度制御処理を示すフローチャート。

【図１１】図６及び図７の位相比較回路の各部の信号の
タイミング図

【図１２】本発明のモータ速度制御装置の第３の実施の
形態を適用したモータ速度制御装置の回路構成図。

【図１３】本発明のモータ速度制御装置の第４の実施の
形態を適用したモータ速度制御装置の回路構成図。

【図１４】本発明のモータ速度制御装置の第５の実施の
形態を適用したモータ速度制御装置の回路構成図。

【図１５】図１４のモータ速度制御装置によるモータの
速度制御処理を示すフローチャート。

【図１６】本発明のモータ速度制御装置の第６の実施の
形態を適用したモータ速度制御装置の回路構成図。

【図１７】本発明のモータ速度制御装置の第７の実施の
形態を適用したモータ速度制御装置の回路構成図。

【図１８】本発明のモータ速度制御装置の第８の実施の
形態を適用したモータ速度制御装置の回路構成図。

【図１９】本発明のモータ速度制御装置の第９の実施の
形態を適用したモータ速度制御装置の回路構成図。

【図２０】図１９の位相比較回路の各部の信号のタイミ
ング図

【図２１】図１９のモータ速度制御装置によるモータの
速度制御処理を示すフローチャート。

【図２２】メモリ型の位相比較回路の動作特性図。

【図２３】非メモリ型の位相比較回路の動作特性図。

【図２４】従来のＰＬＬ制御系を用いたモータ速度制御
装置の回路構成図。

【図２５】図２４のモータドライバへの入力電圧とエン
コーダの出力するエンコーダパルス信号の周波数との関
係を示す図。

【符号の説明】

１０ モータ速度制御装置 １１ 位相比較回路 １２、１５、１７、３３、３４ スイッチ １３ 加算器 １４ オフセット電圧発生回路 １６ 立ち上げ電圧発生回路 １８ モータドライバ １９ モータ ２０ エンコーダ ２１ ＭＰＵ ２２、３５ カウンタ ３１ 位相比較器 ３２ カウント信号発生器 ３６ Ｄ／Ａ変換器 ４０ モータ速度制御装置 ４１ 位相比較回路 ４２、４５ スイッチ ４３ ＭＰＵ ４４ 位相比較器 ４６ カウンタ ５０ モータ速度制御装置 ５１ 電流フィードバック回路 ６０ モータ速度制御装置 ６１ 立ち上げ電圧発生回路 ７０ モータ速度制御装置 ７１ スイッチ ７２ ＭＰＵ ７３ Ｄ／Ａ変換器 ８０ モータ速度制御装置 ９０ モータ速度制御装置 ９１ ＭＰＵ ９２ 周波数同期制御回路 ９３ 電流フィードバック回路 ９４ 基準電圧発生回路 ９５ Ｆ／Ｖ変換器 ９６ 電圧比較器 １００ モータ速度制御装置 １０１ ＭＰＵ １０２ Ｄ／Ａ変換器 １１０ モータ速度制御装置 １１１ ＭＰＵ １１２ Ｄ／Ａ変換器 １１３ 制御信号発生器 １１４ Ｆ／Ｖ変換器 １１５ Ａ／Ｄ変換器 Ｒ 基準信号 Ｅ エンコーダパルス信号 Ｖθ 誤差信号 δθ 位相差

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの速度を検出して速度信号として出
   力する検出手段と、 前記検出手段の出力する速度信号と所定の基準信号との
   位相誤差信号に基づく速度制御信号を出力して、前記モ
   ータの速度を制御する位相同期制御手段と、 所定の速度制御信号を出力して、前記モータを加減速さ
   せる速度制御手段と、 前記位相同期制御手段の出力する前記速度制御信号と前
   記速度制御手段の出力する前記速度制御信号を択一的に
   選択して出力する選択手段と、 前記選択手段から入力される前記速度制御信号に基づい
   て前記モータの駆動を行う駆動手段と、 前記モータの加減速時には、前記選択手段に、前記速度
   制御手段の出力する前記速度制御信号を選択させ、前記
   モータの速度が所定の目標速度に到達すると、前記位相
   同期制御手段の出力する前記速度制御信号を選択させる
   とともに、前記目標速度に対応した周波数で、かつ、前
   記速度信号に対して位相同期後と同じ位相差を有した基
   準信号を生成して、前記位相同期制御手段に入力する制
   御手段と、 を備えたことを特徴とするモータ速度制御装置。
2. 【請求項２】前記速度制御手段は、 前記モータが許容する一定電圧、一定電流、あるいは、
   予め設定された制御信号を前記速度制御信号として出力
   するオープンループ制御により前記モータを加減速制御
   することを特徴とする請求項１記載のモータ速度制御装
   置。
3. 【請求項３】前記速度制御手段は、 前記検出手段の検出した前記速度信号と前記基準信号と
   の周波数誤差信号に基づく前記速度制御信号を出力し
   て、前記モータの速度をフィードバック制御する周波数
   同期制御手段であることを特徴とする請求項１記載のモ
   ータ速度制御装置。
4. 【請求項４】モータの速度を検出して速度信号として出
   力する検出手段と、 前記検出手段の出力する速度信号と所定の基準信号との
   位相誤差信号に基づく速度制御信号を出力して、前記モ
   ータの速度を制御する位相同期制御手段と、 前記検出手段の出力する前記速度信号と前記所定の基準
   信号の周波数誤差信号に基づく速度制御信号を出力し
   て、前記モータの速度をフィードバック制御する周波数
   同期制御手段と、 前記位相同期制御手段の出力する前記速度制御信号と前
   記周波数同期制御手段の出力する前記速度制御信号を択
   一的に選択して、あるいは、加算して出力する選択手段
   と、 前記選択手段から入力される前記速度制御信号に基づい
   て前記モータの駆動を行う駆動手段と、 前記モータの加減速時には、前記選択手段に、前記周波
   数同期制御手段の出力する前記速度制御信号を選択さ
   せ、前記モータの速度が所定の目標速度に到達すると、
   前記周波数同期制御手段の出力する前記速度制御信号と
   前記位相同期制御手段の出力する前記速度制御信号とを
   加算して出力させるとともに、前記目標速度に対応した
   周波数で、かつ、前記速度信号に対して位相同期後と同
   じ位相差を有した基準信号を生成して、前記位相同期制
   御手段に入力する制御手段と、 を備えたことを特徴とするモータ速度制御装置。
5. 【請求項５】モータの速度を検出して速度信号として出
   力する検出手段と、 前記検出手段の出力する速度信号と所定の基準信号との
   位相誤差信号に基づく速度制御信号を出力して、前記モ
   ータの速度を制御する位相同期制御手段と、 所定の速度制御信号を出力して、前記モータを加減速さ
   せる速度制御手段と、 前記位相同期制御手段の出力する前記速度制御信号と前
   記速度制御手段の出力する前記速度制御信号を択一的に
   選択して出力する選択手段と、 前記選択手段から入力される前記速度制御信号に基づい
   て前記モータの駆動を行う駆動手段と、 前記モータの加減速時には、前記選択手段に、前記速度
   制御手段の出力する前記速度制御信号を選択させ、前記
   モータの速度が所定の目標速度に到達すると、前記位相
   同期制御手段の出力する前記速度制御信号を選択させる
   とともに、前記目標速度に対応した周波数で、かつ、前
   記速度信号に対して前記位相同期制御手段の動作範囲の
   中心付近の位相差を有した基準信号を生成して、前記位
   相同期制御手段に入力する制御手段と、 を備えたことを特徴とするモータ速度制御装置。
6. 【請求項６】前記速度制御手段は、 前記モータが許容する一定電圧、一定電流、あるいは、
   予め設定された制御信号を前記速度制御信号として出力
   するオープンループ制御により前記モータを加減速制御
   することを特徴とする請求項５記載のモータ速度制御装
   置。
7. 【請求項７】前記速度制御手段は、 前記検出手段の検出した前記速度信号と前記基準信号と
   の周波数誤差信号に基づく前記速度制御信号を出力し
   て、前記モータの速度をフィードバック制御する周波数
   同期制御手段であることを特徴とする請求項５記載のモ
   ータ速度制御装置。
8. 【請求項８】モータの速度を検出して速度信号として出
   力する検出手段と、 前記検出手段の出力する速度信号と所定の基準信号との
   位相誤差信号に基づく速度制御信号を出力して、前記モ
   ータの速度を制御する位相同期制御手段と、 前記検出手段の出力する前記速度信号と前記所定の基準
   信号の周波数誤差信号に基づく速度制御信号を出力し
   て、前記モータの速度をフィードバック制御する周波数
   同期制御手段と、 前記位相同期制御手段の出力する前記速度制御信号と前
   記速度制御手段の出力する前記速度制御信号を択一的に
   選択して、あるいは、加算して出力する選択手段と、 前記選択手段から入力される前記速度制御信号に基づい
   て前記モータの駆動を行う駆動手段と、 前記モータの加減速時には、前記選択手段に、前記周波
   数同期制御手段の出力する前記速度制御信号を選択さ
   せ、前記モータの速度が所定の目標速度に到達すると、
   前記周波数同期制御手段の出力する前記速度制御信号と
   前記位相同期制御手段の出力する前記速度制御信号とを
   加算して出力させるとともに、前記目標速度に対応した
   周波数で、かつ、前記速度信号に対して前記位相同期制
   御手段の動作範囲の中心付近の位相差を有した基準信号
   を生成して、前記位相同期制御手段に入力する制御手段
   と、 を備えたことを特徴とするモータ速度制御装置。
9. 【請求項９】モータの速度を検出して速度信号として出
   力する検出手段と、 前記検出手段の出力する速度信号と所定の基準信号との
   位相誤差信号に基づく速度制御信号を出力して、前記モ
   ータの速度を制御する位相同期制御手段と、 前記検出手段の出力する前記速度信号と前記所定の基準
   信号の周波数誤差信号に基づく速度制御信号を出力し
   て、前記モータの速度をフィードバック制御する周波数
   同期制御手段と、 前記位相同期制御手段の出力する前記速度制御信号と前
   記周波数同期制御手段の出力する前記速度制御信号を択
   一的に選択して、あるいは、加算して出力する選択手段
   と、 前記選択手段から入力される前記速度制御信号に基づい
   て前記モータの駆動を行う駆動手段と、 前記モータの加減速時には、前記選択手段に、前記周波
   数同期制御手段の出力する前記速度制御信号を選択さ
   せ、前記モータの速度が所定の目標速度に到達すると、
   前記周波数同期制御手段の出力する前記速度制御信号と
   前記位相同期制御手段の出力する前記速度制御信号とを
   加算して出力させるとともに、前記目標速度に対応した
   周波数で、かつ、前記速度制御信号の位相差が連続する
   基準信号を生成して、前記位相同期制御手段に入力する
   制御手段と、 を備えたことを特徴とするモータ速度制御装置。