JPH0947056A - Speed and position controller for motor - Google Patents

Speed and position controller for motor

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Publication number
JPH0947056A
JPH0947056A JP7192307A JP19230795A JPH0947056A JP H0947056 A JPH0947056 A JP H0947056A JP 7192307 A JP7192307 A JP 7192307A JP 19230795 A JP19230795 A JP 19230795A JP H0947056 A JPH0947056 A JP H0947056A
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JP
Japan
Prior art keywords
speed
motor
feedback control
circuit
error
Prior art date
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Pending
Application number
JP7192307A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Muramatsu
茂樹 村松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP7192307A priority Critical patent/JPH0947056A/en
Publication of JPH0947056A publication Critical patent/JPH0947056A/en
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the time to be elapsed before settling at a target speed by making a switching from speed feedback control to position feedback control after the fluctuation of motor speed in constant speed region is settled within a predetermined level. SOLUTION: For example, a motor 6 is started based on a command being set at a start PWM set circuit 18 and speed feedback control is executed for a predetermined time in a constant speed region exceeding an acceleration region. Speed of the motor 6 is then operated over a predetermined continuous period of encoder pulse from an encoder 7 and compared with a reference speed to operate a speed error and a drive signal corresponding to the speed error is outputted from a drive means 5. Upon elapse of a predetermined time, position feedback control is executed in constant speed region. In other words, position of the motor 6 is operated by counting the encoder pulses and compared with a reference position to operate a positional error and a drive signal is outputted from the drive means 5 based on the positional error.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はモータの速度および
位置制御装置に関し、特に、目標速度に収束するまでの
時間を短縮できると共に、無駄な消費電力を抑えながら
モータを円滑、且つ、確実に始動できるようにしたモー
タの速度および位置制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed and position control device for a motor, and more particularly, it can reduce the time required to converge to a target speed and can start the motor smoothly and surely while suppressing unnecessary power consumption. The present invention relates to a motor speed and position control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のモータの速度制御装置として、例
えば、特開昭57−203579号公報や、特開昭62
−16088号公報に開示されるものがある。
2. Description of the Related Art As a conventional motor speed control device, for example, JP-A-57-203579 and JP-A-62.
There is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 16088.

【0003】前者のモータの速度制御装置は、キャリッ
ジ駆動用のモータの停止時から定速運動までの加速領域
における制御をサーボモータ制御系から切り離して行
い、その間、モータを一定電圧により回転させ、モータ
回転数が所定の回転数に達したとき、サーボモータ制御
系に接続して一定速度にフィードバック制御するように
して、モータの滑らかな加速を実現している。
The former motor speed control device separates control from the servo motor control system in the acceleration region from the stop of the carriage driving motor to the constant speed motion, while rotating the motor at a constant voltage, When the number of rotations of the motor reaches a predetermined number of rotations, a smooth acceleration of the motor is realized by connecting to a servo motor control system and performing feedback control at a constant speed.

【0004】一方、後者のモータの速度制御装置は、直
流モータが起動開始してから所定速度に達するまでの期
間、駆動信号を出力する手段と、この起動信号が出力さ
れている間はパルス幅変調信号を常にオン状態に維持さ
せる手段とを備えており、モータ起動時はパルス幅変調
を行わないことにより直流モータに間断なく電流を流し
続け、モータ速度が目標速度に達したとき、パルス幅変
調制御を行うようにしてモータの起動時間の短縮を図っ
ている。
On the other hand, the latter motor speed control device has a means for outputting a drive signal during the period from the start of activation of the DC motor until the DC motor reaches a predetermined speed, and a pulse width while the activation signal is output. It is equipped with a means to keep the modulation signal always on.When the motor is started, the pulse width modulation is not performed, so that the current continues to flow to the DC motor without interruption, and when the motor speed reaches the target speed, the pulse width The modulation control is performed to shorten the motor startup time.

【0005】図9には、これらのモータの速度制御装置
によってモータを駆動した場合の速度プロファイルが示
されている。この図から判るように、時間t10から時間
11までの加速領域の間、モータを一定電圧により回転
させ、モータ速度を目標速度へ到達させている。モータ
速度が目標速度に達すると、減速動作を開始する時間t
12までの定速領域の間、フィードバック制御を行ってい
る。通常、モータの定速領域におけるフィードバック制
御は、定速度制御性能を向上させるために位置制御、或
いはPLL(Phase Locked Loop)制御が実施される。次
に、時間t13から時間t14までの減速領域の間は速度フ
ィードバック制御が実施される。
FIG. 9 shows a speed profile when the motor is driven by the speed control device for these motors. As can be seen from this figure, during the acceleration region from time t 10 to time t 11 , the motor is rotated by a constant voltage to reach the target speed. When the motor speed reaches the target speed, the time t to start the deceleration operation
Feedback control is performed during the constant speed range up to 12 . Normally, in the feedback control in the constant speed region of the motor, position control or PLL (Phase Locked Loop) control is performed to improve the constant speed control performance. Next, speed feedback control is performed during the deceleration region from time t 13 to time t 14 .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のモータ
の速度制御装置によると、停止時から目標値に達するま
で一定電圧を印加するようになっているため、量産時の
製造ばらつき、例えば、システム摩擦、システム慣性、
モータ誘起電圧定数等の変化や、温度、湿度等の環境変
化、経時変化等によって加速領域における目標速度に達
する時間、距離にばらつきが生じ、これによって速度誤
差の累積値、つまり、位置誤差にばらつきが生じる。こ
のため、定速運動へ移行する時、位置誤差の影響で大き
なオーバーシュートが発生することがあり、この場合、
目標速度に収束するまでの時間が長くなるという不都合
がある。その結果、複写機のキャリッジや、自動原稿供
給装置等のシステム設計では収束するまでの時間を大き
くとらねばならず、機器の大型化や生産性の低下を招く
という問題がある。また、始動時と加速中では、一般に
静止摩擦の関係から始動時の方が大きな電圧が必要にな
るが、始動時に必要な電圧を基準にして一定電圧を印加
するため、加速中に不要な電圧を印加することになり、
無駄な電力を消費することになると共に印加電圧によっ
ては大きなオーバーシュートが発生し、前述した問題が
発生する。一方、加速中に必要な電圧に始動時の電圧を
合わせると、始動しない場合がある。
However, according to the conventional motor speed control device, a constant voltage is applied from the time of stop to the target value. Friction, system inertia,
Variations in the motor induced voltage constant, environmental changes such as temperature and humidity, and changes over time cause variations in the time and distance to reach the target speed in the acceleration region, which causes variations in the cumulative speed error value, that is, position error. Occurs. Therefore, when shifting to constant velocity motion, a large overshoot may occur due to the effect of position error.
There is an inconvenience that it takes a long time to converge to the target speed. As a result, in the system design of the carriage of the copying machine, the automatic document feeder, etc., it takes a long time to converge, and there is a problem that the device becomes large and the productivity is lowered. In addition, during startup and during acceleration, a larger voltage is generally required during startup due to the static friction, but a constant voltage is applied based on the voltage required during startup, so unnecessary voltage is required during acceleration. Will be applied,
In addition to wasteful power consumption, a large overshoot occurs depending on the applied voltage, causing the above-mentioned problems. On the other hand, if the voltage at the time of starting is matched with the voltage required during acceleration, the vehicle may not start.

【0007】また、フィードバック制御によって始動さ
せることも考えられるが、このような制御では初期に動
作できない場合がある。これは、モータの不感帯、機械
的時定数等の影響で動作するのに必要なモータ電圧(電
流)指令値が初期に得られないためである。また、補償
器を通して動作させることも考えられるが、この場合収
束性を高めるために遅い速度の場合にはPWMの設定値
を最大に、また、速い速度の場合にはPWMの設定値を
最小にする方法を取るため、動作してもシステムのPW
M設定は最大と最小を交互に繰り返すことになり円滑な
始動を行えないという不都合がある。
It is also conceivable that the engine is started by feedback control, but such control may not be able to operate initially. This is because the motor voltage (current) command value required to operate due to the influence of the dead zone of the motor, the mechanical time constant, etc. cannot be obtained in the initial stage. It is also possible to operate it through a compensator, but in this case, in order to improve the convergence, the PWM set value is maximized at a slow speed, and the PWM set value is minimized at a fast speed. System, even if it works,
There is a disadvantage that a smooth start cannot be performed because the M setting repeats the maximum and the minimum alternately.

【0008】更に、従来のモータの速度は定速領域にお
いて位置、或いはPLL制御を行っているため、内部に
速度ループ、及び積分ループをもつために速度制御より
目標速度への収束性が悪くなり、目標速度への収束時間
が長くなる。このため、前述したような問題が発生す
る。
Further, since the conventional motor speed performs position or PLL control in the constant speed region, it has a speed loop and an integral loop inside, so that the convergence to the target speed is worse than the speed control. , It takes longer to converge to the target speed. Therefore, the above-mentioned problems occur.

【0009】従って、本発明の目的は、目標速度に収束
するまでの時間を短縮でき、且つ、無駄な電力消費を抑
えながら確実に始動することができるモータの速度およ
び位置制御装置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a motor speed and position control device which can shorten the time required to converge to a target speed and can be reliably started while suppressing unnecessary power consumption. Is.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、目標速度に収束するまでの時間を短縮でき、且つ、
無駄な電力消費を抑えながら確実に始動できるようにす
るため、エンコーダパルスの各周期の所定のタイミング
におけるエンコーダパルスの連続した所定の周期にわた
ってクロックを計数して、モータの速度を演算すると共
に、これを基準速度と比較して速度誤差を演算する速度
誤差演算手段と、エンコーダパルスを計数して、所定の
演算を行うことによりモータの位置を演算すると共に、
これを基準位置と比較して位置誤差を演算する位置誤差
演算手段と、速度誤差、或いは位置誤差に応じたパルス
幅変調度を有した駆動信号を出力してモータを駆動する
駆動手段と、駆動手段を制御して駆動信号を出力させる
ことにより速度フィードバック制御、或いは位置フィー
ドバック制御を実行させる制御手段を備え、制御手段
は、モータの始動開始後、モータの加速領域を超える定
速領域の所定の時間まで速度フィードバック制御を実行
させ、その後、残りの定速領域を位置フィードバック制
御を実行させる構成を有したモータの速度および位置制
御装置を提供するものである。
In view of the above problems, the present invention can shorten the time until the target speed is converged, and
In order to reliably start while suppressing wasteful power consumption, the clock is counted over a continuous predetermined cycle of the encoder pulse at a predetermined timing of each cycle of the encoder pulse, and the speed of the motor is calculated. And a speed error calculating means for calculating a speed error by comparing with a reference speed, and counting the encoder pulse and performing a predetermined calculation to calculate the position of the motor,
Position error calculating means for calculating a position error by comparing this with a reference position, driving means for driving a motor by outputting a drive signal having a pulse width modulation degree according to the speed error or the position error, The control means is provided with a speed feedback control or a position feedback control by controlling the means to output a drive signal, and the control means, after starting the start of the motor, has a predetermined constant speed region exceeding the acceleration region of the motor. (EN) A speed and position control device for a motor having a configuration in which speed feedback control is executed up to time and then position feedback control is executed in the remaining constant speed region.

【0011】上記定速領域の所定の時間は、モータの速
度変動が所定の値に達する時間であることが望ましい。
また、制御手段は、モータの停止時から加速領域内の所
定の時間まで速度フィードバック制御および位置フィー
ドバック制御を禁止し、モータを始動するために設定さ
れた速度指令値に基づいてモータを始動させる構成であ
ることが望ましい。
It is preferable that the predetermined time in the constant speed region is a time when the speed fluctuation of the motor reaches a predetermined value.
Further, the control means inhibits the speed feedback control and the position feedback control from the time when the motor is stopped until a predetermined time within the acceleration region, and starts the motor based on the speed command value set for starting the motor. Is desirable.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】制御手段は、例えば、予め設定し
た速度指令値に基づいてモータを始動し、モータの始動
開始からモータの加速領域を超える定速領域の所定の時
間まで速度フィードバック制御を実行する。即ち、エン
コーダパルスの各周期の所定のタイミングにおけるエン
コーダパルスの連続した所定の周期にわたってクロック
を計数してモータの速度を演算すると共に、これを基準
速度と比較して速度誤差を演算し、更に、速度誤差に基
づく駆動信号を駆動手段から出力させてモータを駆動す
る。また、所定の時間後の定速領域においては、位置フ
ィードバック制御を実行する。即ち、エンコーダパルス
を計数して所定の演算を行うことによりモータの位置を
演算し、この演算結果を基準位置と比較して位置誤差を
演算してその位置誤差に基づく駆動信号を駆動手段から
出力させてモータを駆動する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION For example, the control means starts a motor based on a preset speed command value, and performs speed feedback control from a start of the motor to a predetermined time in a constant speed region exceeding an acceleration region of the motor. Run. That is, the clock is counted over a continuous predetermined cycle of the encoder pulse at a predetermined timing of each cycle of the encoder pulse to calculate the speed of the motor, and this is compared with a reference speed to calculate a speed error. The drive means outputs a drive signal based on the speed error to drive the motor. Further, the position feedback control is executed in the constant speed region after a predetermined time. That is, the position of the motor is calculated by counting the encoder pulses and performing a predetermined calculation, the calculation result is compared with the reference position, the position error is calculated, and the drive signal based on the position error is output from the drive means. And drive the motor.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明のモータの速度および位置制御
装置を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The motor speed and position control device of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0014】図1には、本発明の一実施例に係るモータ
の速度および位置制御装置の構成が示されている。この
モータの速度および位置制御装置は、1チップで構成さ
れたマイクロコンピュータより成る制御部1と、制御部
1の出力の通過を制御するAND回路2と、モータ6を
駆動する駆動回路5と、駆動回路5の縦通短絡を防止す
る短絡防止回路3と、駆動回路5からモータ6へ供給さ
れる駆動電流をAND回路2をオフにすることによって
制限する電流制限回路4と、モータ6の回転速度に応じ
たパルスを発生するエンコーダ7と、エンコーダ7の出
力を制御部1に入力するインターフェース回路8と、所
定のプログラムを格納したROM9と、制御部1の演算
結果等を一時的に記憶するRAM10を備えて構成され
ている。
FIG. 1 shows the structure of a motor speed and position control device according to an embodiment of the present invention. This motor speed and position control device includes a control unit 1 including a microcomputer configured by one chip, an AND circuit 2 that controls passage of an output of the control unit 1, and a drive circuit 5 that drives a motor 6. A short circuit prevention circuit 3 for preventing a longitudinal short circuit of the drive circuit 5, a current limit circuit 4 for limiting the drive current supplied from the drive circuit 5 to the motor 6 by turning off the AND circuit 2, and a rotation of the motor 6. An encoder 7 that generates a pulse according to the speed, an interface circuit 8 that inputs the output of the encoder 7 to the control unit 1, a ROM 9 that stores a predetermined program, and a calculation result of the control unit 1 and the like are temporarily stored. It is configured to include a RAM 10.

【0015】制御部1は、エンコーダ7のエンコーダパ
ルスの立ち上りエッジを検出するエッジ検出回路11
と、エンコーダパルスに比較して十分に高い周波数、例
えば、0.5MHzのクロック信号を発生するクロック
発生回路12と、エッジ検出回路11のエッジ検出信号
をトリガーとしてエンコーダパルスの所定の周期数にわ
たってクロック発生回路12のクロック信号を計数し
て、計数値(キャプチャー数)を出力するカウンタ回路
13と、カウンタ回路13の計数値、及びその他のデー
タ、例えば、検出エッジ数等を記憶するメモリ14と、
タイマー回路15の計時時間に基づいてサンプリングを
行うサンプラー16と、エッジ検出回路11から出力さ
れるエッジ検出信号、及びメモリ14に記憶されたカウ
ンタ回路13の計数値に基づいて所定の演算を行い、モ
ータ6の速度誤差、及び位置誤差を補償する速度補償値
を演算する演算部17と、モータ6の始動時の始動PW
M設定値が設定された始動PWM設定回路18と、演算
部17の演算結果に基づく速度補償値、及び始動PWM
設定回路18の設定値に応じたPWM信号を出力するP
WM出力回路19と、AND回路2にイネーブル信号を
出力するイネーブル信号出力回路20を有して構成され
ている。
The control unit 1 has an edge detection circuit 11 for detecting the rising edge of the encoder pulse of the encoder 7.
And a clock generation circuit 12 that generates a clock signal having a frequency sufficiently higher than that of the encoder pulse, for example, 0.5 MHz, and the edge detection signal of the edge detection circuit 11 is used as a trigger to clock the encoder pulse over a predetermined number of cycles. A counter circuit 13 that counts the clock signal of the generation circuit 12 and outputs a count value (capture number); a memory 14 that stores the count value of the counter circuit 13 and other data such as the number of detected edges;
A predetermined operation is performed based on the sampler 16 that performs sampling based on the time measured by the timer circuit 15, the edge detection signal output from the edge detection circuit 11, and the count value of the counter circuit 13 stored in the memory 14, A calculator 17 for calculating a speed compensation value for compensating the speed error and the position error of the motor 6, and a starting PW when the motor 6 is started.
The start PWM setting circuit 18 in which the M set value is set, the speed compensation value based on the calculation result of the calculation unit 17, and the start PWM
P that outputs a PWM signal according to the set value of the setting circuit 18
It has a WM output circuit 19 and an enable signal output circuit 20 for outputting an enable signal to the AND circuit 2.

【0016】演算部17は、メモリ14に記憶されたカ
ウンタ回路13の計数値に基づいて所定の演算を行って
モータ速度データを算出する速度データ演算回路21
と、基準速度信号を出力する基準速度設定回路22と、
速度データ演算回路21から出力されるモータ速度信号
と基準速度設定回路22から出力される基準速度信号を
比較して、モータ6の速度誤差を演算する減算器23
と、減算器23の演算結果に基づく速度誤差を補償する
速度補償値、及び後述する位置補償値に応じた速度補償
値を演算する速度補償演算回路24と、エッジ検出回路
11から出力されるエッジ信号のエッジ数を計数し、こ
れより距離を演算してモータ位置データを算出する位置
データ演算回路25と、基準位置信号を出力する基準位
置設定回路26と、位置データ演算回路25から出力さ
れるモータ位置信号と基準位置設定回路26から出力さ
れる基準位置信号を比較して、モータ6の位置誤差を演
算する減算器27と、減算器27の演算結果に基づく位
置誤差を補償する補償値を演算する位置補償演算回路2
8を有して構成されている。
The calculation unit 17 performs a predetermined calculation based on the count value of the counter circuit 13 stored in the memory 14 to calculate motor speed data.
And a reference speed setting circuit 22 for outputting a reference speed signal,
A subtractor 23 that calculates the speed error of the motor 6 by comparing the motor speed signal output from the speed data calculation circuit 21 and the reference speed signal output from the reference speed setting circuit 22.
And a speed compensation calculation circuit 24 for calculating a speed compensation value for compensating a speed error based on the calculation result of the subtractor 23 and a speed compensation value according to a position compensation value described later, and an edge output from the edge detection circuit 11. It is output from the position data calculation circuit 25 that counts the number of signal edges and calculates the motor position data by calculating the distance therefrom, the reference position setting circuit 26 that outputs the reference position signal, and the position data calculation circuit 25. The motor position signal and the reference position signal output from the reference position setting circuit 26 are compared to calculate a subtracter 27 that calculates the position error of the motor 6, and a compensation value that compensates the position error based on the calculation result of the subtracter 27. Position compensation calculation circuit 2 for calculation
8.

【0017】ROM9は、図2に示すように、モータ6
の始動時、つまり、時間t20から所定回数のサンプリン
グが終了する時間t21までサーボモータ制御系をオープ
ンループにすると共に始動PWM設定回路20の設定値
に基づいてPWM出力回路19からPWM信号を出力さ
せてモータ9を始動させる立ち上げ制御を実行させ、時
間t21から定速領域(時間t22〜t24)における速度変
動がほぼ所定値に達する時間t23まで速度フィードバッ
ク制御を実行させ、時間t23から減速動作に移行する時
間t24まで位置フィードバック制御を実行させ、時間t
24からモータ6が停止する時間t25まで速度フィードバ
ック制御を実行させる制御プログラムを格納している。
The ROM 9 is used for the motor 6 as shown in FIG.
At the time of starting, that is, from time t 20 to time t 21 at which a predetermined number of samplings are completed, the servo motor control system is set to an open loop, and the PWM signal is output from the PWM output circuit 19 based on the set value of the start PWM setting circuit 20. by output to execute the start-up control to start the motor 9, to perform a speed feedback control from the time t 21 to time t 23 to the speed variation in the constant speed region (time t 22 ~t 24) reaches a substantially predetermined value, to execute the position feedback control to the time t 24 to transition from the time t 23 to the deceleration operation, the time t
A control program for executing speed feedback control from 24 to time t 25 when the motor 6 stops is stored.

【0018】図3には、エンコーダ7が出力するエンコ
ーダパルスと、クロック発生回路12が出力するクロッ
クと、エンコーダパルスの所定の周期数、例えば、3周
期にわたってクロックを計数して得られるモータ6の速
度データが示されている。
FIG. 3 shows an encoder pulse output from the encoder 7, a clock output from the clock generation circuit 12, and a motor 6 obtained by counting the clock over a predetermined number of cycles of the encoder pulse, for example, three cycles. Velocity data is shown.

【0019】以上の構成において、図4から図6を併せ
て参照しながら動作を説明する。まず、図4のS1 の初
期動作では、制御部1はモータ6の立ち上げ制御を実施
する(図2の時間t20)。この制御では、サーボモータ
制御系をオープンループにすると共にPWM出力回路1
9から始動PWM設定回路18の設定値に応じたPWM
信号を、例えば、1サンプリングピリオド=2msec
として3サンプリングピリオド間、3回送出する(図4
のS2 )。この送出信号は一定値でも可変値でも良い
が、通常は一定値で十分である。送出回数は確実に立ち
上がれば3回である必要ではないが、あまり多すぎると
狙いの速度プロファイルに一致しなくなるため少なめに
する。また、始動PWM設定回路18の設定値は、適用
する機器の速度プロファイルを基準にして始動プロファ
イルがばたつかないような値、つまり、サンプリング間
隔内に速度情報を取り込める範囲の速度を実験にて予め
求めて決定する。
The operation of the above structure will be described with reference to FIGS. First, in the initial operation of S 1 in FIG. 4, the control unit 1 executes the startup control of the motor 6 (time t 20 in FIG. 2). In this control, the servo motor control system is set to an open loop and the PWM output circuit 1
PWM according to the set value of the start PWM setting circuit 18 from 9
For example, 1 sampling period = 2 msec
As 3 times during 3 sampling periods (Fig. 4
S 2 ). This transmission signal may be a constant value or a variable value, but normally a constant value is sufficient. The number of times of sending is not required to be three if it is surely raised, but if it is too large, it does not match the target speed profile, so it is made small. In addition, the set value of the start PWM setting circuit 18 is a value such that the start profile does not flutter with reference to the speed profile of the device to be applied, that is, the speed within a range in which the speed information can be captured within the sampling interval is experimentally determined. Obtained and determined in advance.

【0020】制御部1は同時にイネーブル信号出力回路
20からAND回路2にイネーブル信号を出力し、電流
制限回路4から出力されるハイの信号に基づいてAND
回路2に入力するPWM信号を通過させ、駆動回路5に
供給する。これによりモータ6はPWM信号の始動設定
値に基づいて始動する。このとき、例えば10サンプリ
ング時に制御部1にエンコーダパルスが入力してなけれ
ば、モータ6が動作していない等のシステム異常が発生
している可能性が大であるので、イネーブル信号出力回
路20のイネーブル信号の出力をオフにし、システム異
常信号を出力する。
At the same time, the control section 1 outputs an enable signal from the enable signal output circuit 20 to the AND circuit 2 and performs an AND operation based on the high signal output from the current limiting circuit 4.
The PWM signal input to the circuit 2 is passed and supplied to the drive circuit 5. As a result, the motor 6 starts based on the start set value of the PWM signal. At this time, for example, if the encoder pulse is not input to the control unit 1 at the time of 10 sampling, it is highly possible that a system abnormality such as the motor 6 is not operating. The output of the enable signal is turned off and the system abnormality signal is output.

【0021】一方、制御部1は、制御部1にエンコーダ
パルスが入力した場合、図4のS3において加速動作に
移行し(図2の時間21)、速度フィードバック制御を実
施する(図4のS4 )。この制御では、動作中のモータ
6の速度に応じた周期のエンコーダパルスをインターフ
ェース回路8を介して入力し、エッジ検出回路11がエ
ンコーダパルスの各周期の立ち上りエッジm、m+1、
m+2──(図3)を検出してエッジ検出信号をカンウ
タ回路13へ出力する。カウンタ回路13は、例えば、
N個のカンウタを有し、エンコーダパルスの連続したN
周期(n=3)にわたってエッジ検出信号をトリガーと
してクロック発生回路12から入力するクロックを計数
し、3(m)データ、3(m+1)データ、3(m+
2)データ──としてメモリ14へ出力する。当然、カ
ウンタ回路13では、第1のカウンタは3(m)データ
をメモリ13へ出力した後リセットされ、3(m+4)
データを計数し、第3のカウンタは3(m+2)データ
をメモリ13へ出力した後リセットされ、3(m+5)
データを計数する。以下、同じように繰り返される。
On the other hand, when an encoder pulse is input to the control unit 1, the control unit 1 shifts to the acceleration operation in S 3 of FIG. 4 (time 21 in FIG. 2) and executes speed feedback control (FIG. 4). S 4 ). In this control, an encoder pulse having a cycle corresponding to the speed of the operating motor 6 is input through the interface circuit 8, and the edge detection circuit 11 causes the rising edge m, m + 1 of each cycle of the encoder pulse,
m + 2 (FIG. 3) is detected and an edge detection signal is output to the counter circuit 13. The counter circuit 13 is, for example,
It has N counters and N consecutive encoder pulses.
The number of clocks input from the clock generation circuit 12 is counted by using the edge detection signal as a trigger over a period (n = 3), and 3 (m) data, 3 (m + 1) data, 3 (m +)
2) Output as data to the memory 14. Naturally, in the counter circuit 13, the first counter is reset after outputting 3 (m) data to the memory 13 and 3 (m + 4).
The data is counted, and the third counter is reset after outputting 3 (m + 2) data to the memory 13 and 3 (m + 5).
Count the data. Hereinafter, the same process is repeated.

【0022】このようにしてカウンタ回路13より順に
出力される計数値は、タイマー回路15によってサンプ
リング動作を行うサンプラー16によって所定のタイミ
ングで速度データ演算回路16に入力する。速度データ
演算回路21は入力した計数値に基づいてモータ速度デ
ータを算出し(図5のS41)、これをモータ速度信号と
して減算器23に出力する。減算器23は基準速度設定
回路22から出力される基準速度信号とモータ速度信号
を比較して、モータ6の速度誤差を演算し(図5の
42)、これを速度補償演算回路24に出力する。速度
補償演算回路24はその速度誤差を補償する速度補償値
を算出してPWM回路19に出力し、PWM回路19に
誤差に応じたパルス幅変調度を有したPWM信号を出力
させる(図5のS44)。このPWM信号はAND回路2
を介して駆動回路5に入力し、駆動回路5が速度誤差を
減少させる速度でモータ6を駆動させる。
The count values sequentially output from the counter circuit 13 in this manner are input to the speed data calculation circuit 16 at a predetermined timing by the sampler 16 which performs sampling operation by the timer circuit 15. The speed data calculation circuit 21 calculates motor speed data based on the input count value (S 41 in FIG. 5) and outputs this to the subtractor 23 as a motor speed signal. The subtractor 23 compares the reference speed signal output from the reference speed setting circuit 22 with the motor speed signal to calculate the speed error of the motor 6 (S 42 in FIG. 5) and outputs this to the speed compensation calculation circuit 24. To do. The speed compensation calculation circuit 24 calculates a speed compensation value for compensating for the speed error and outputs it to the PWM circuit 19, and causes the PWM circuit 19 to output a PWM signal having a pulse width modulation degree according to the error (see FIG. 5). S44 ). This PWM signal is the AND circuit 2
To the drive circuit 5, and the drive circuit 5 drives the motor 6 at a speed that reduces the speed error.

【0023】このような速度フィードバック制御によっ
て加速動作が実行され、図2の時間t22において目標速
度に到達すると定速動作に移行する(図4のS5 )。こ
の定速動作においても速度フィードバック制御が継続し
て行われ(図4のS6 )、目標速度になるようにモータ
6の速度が制御される。このように定速動作に移行して
も速度フィードバック制御を行うと、モータ6の速度変
動が所定値に低下する収束時間T2 が位置フィードバッ
ク制御、或いは位相フィードバック制御による収束時間
1 より短くなる。
The acceleration operation is executed by such speed feedback control, and when the target speed is reached at the time t 22 in FIG. 2, the constant speed operation is started (S 5 in FIG. 4). Even in this constant speed operation, the speed feedback control is continuously performed (S 6 in FIG. 4), and the speed of the motor 6 is controlled so as to reach the target speed. If speed feedback control is performed even after shifting to constant speed operation in this way, the convergence time T 2 at which the speed fluctuation of the motor 6 decreases to a predetermined value becomes shorter than the convergence time T 1 by position feedback control or phase feedback control. .

【0024】モータ6の速度変動が収束すると(図2の
時間t23)、図4のS8 において制御部1は位置フィー
ドバック制御を図6のフローチャートに基づいて実施す
る。即ち、制御部1が動作中のモータ6の速度に応じた
周期のエンコーダパルスをインターフェース回路8を介
して入力すると、エッジ検出回路11がエンコーダパル
スの各周期の立ち上りエッジを検出し、エッジ検出信号
を位置データ演算回路25に出力する。位置データ演算
回路25はエッジ検出信号のエッジ数を計数し、これか
らモータ6の位置データを演算する(図6のS81)。つ
まり、1エンコーダ当たりのシステムが進む距離は機械
的に決まるので、エッジ数より距離を演算してその演算
結果を位置データとする。位置データはモータ位置信号
として減算器27に出力され、減算器27において基準
位置設定回路26から出力される基準位置信号と比較さ
れてモータ6の位置誤差が演算される。この演算結果は
誤差信号として位置補償演算回路28に出力される。位
置補償演算回路28はモータ6の位置誤差を補償する補
償値を演算し(図6のS82)、その演算結果を速度補償
演算回路24に出力する。速度補償演算回路24は位置
誤差補償に対応するモータ6の速度補償値を算出し(図
6のS83)、これをPWM回路19に出力してPWM回
路19に誤差に応じたパルス幅変調度を有したPWM信
号を出力させる(図6のS84)。このPWM信号はAN
D回路2を介して駆動回路5に入力し、駆動回路5は位
置誤差を減少させる速度でモータ6を駆動させる。
[0024] If the speed variation of the motor 6 is converged (time t 23 in FIG. 2), the control unit 1 in S 8 of FIG. 4 is performed based on the position feedback control in the flowchart of FIG. That is, when the control unit 1 inputs an encoder pulse having a cycle corresponding to the speed of the motor 6 in operation via the interface circuit 8, the edge detection circuit 11 detects a rising edge of each cycle of the encoder pulse and outputs an edge detection signal. Is output to the position data calculation circuit 25. The position data calculation circuit 25 counts the number of edges of the edge detection signal, and calculates the position data of the motor 6 from this (S 81 in FIG. 6). That is, since the distance traveled by the system per encoder is mechanically determined, the distance is calculated from the number of edges and the calculation result is used as position data. The position data is output to the subtractor 27 as a motor position signal, and is compared with the reference position signal output from the reference position setting circuit 26 in the subtractor 27 to calculate the position error of the motor 6. The calculation result is output to the position compensation calculation circuit 28 as an error signal. The position compensation calculation circuit 28 calculates a compensation value for compensating the position error of the motor 6 (S 82 in FIG. 6) and outputs the calculation result to the speed compensation calculation circuit 24. The speed compensation calculation circuit 24 calculates the speed compensation value of the motor 6 corresponding to the position error compensation ( S83 in FIG. 6) and outputs it to the PWM circuit 19 to cause the PWM circuit 19 to output the pulse width modulation degree according to the error. Then, the PWM signal having is output (S 84 in FIG. 6). This PWM signal is AN
Input to the drive circuit 5 via the D circuit 2, and the drive circuit 5 drives the motor 6 at a speed that reduces the position error.

【0025】モータ6の定速動作が終了する時間t24
なると、減速動作に移行する(図4のS9 )。この減速
動作では制御部1が前述した図5のフローチャートに従
って速度フィードバック制御を実施する。
At time t 24 at which the constant speed operation of the motor 6 ends, the deceleration operation starts (S 9 in FIG. 4). In this deceleration operation, the control unit 1 executes the speed feedback control according to the above-mentioned flowchart of FIG.

【0026】以上の実施例では、定速領域(図2の時間
22から時間t24)において速度変動が収束した後、位
置フィードバック制御によってモータ6を制御したが、
PLLに基づく位相フィードバック制御に置換しても良
い。
[0026] In the above embodiments, after the speed change is converged in the constant speed region (time t 24 from the time t 22 in FIG. 2), but controls the motor 6 by the position feedback control,
You may replace with the phase feedback control based on PLL.

【0027】以上の実施例によると、モータ6の始動時
にサーボモータ制御系をオープンループにして始動PW
M設定回路20の設定値に基づいてモータ9を始動さ
せ、その後、速度フィードバック制御で目標速度まで加
速させるため、無駄な電力消費を抑えながら確実な始動
を行うことができる。また、加速領域から定速領域にお
ける速度変動がほぼ所定値に達する時間まで速度フィー
ドバック制御を実施し、その後、減速動作に移行する時
間まで位置フィードバック制御を実施するため、目標速
度に収束するまでの時間を短縮することができる。
According to the above-described embodiment, when the motor 6 is started, the servo motor control system is set to the open loop and the start PW is performed.
Since the motor 9 is started based on the set value of the M setting circuit 20 and then accelerated to the target speed by speed feedback control, it is possible to perform a reliable start while suppressing unnecessary power consumption. In addition, the speed feedback control is performed until the time when the speed variation from the acceleration region to the constant speed region reaches a substantially predetermined value, and then the position feedback control is performed until the time when the speed shifts to the deceleration operation. The time can be shortened.

【0028】図7には、複写機に使用されている各種モ
ータが示されている。この複写機において、プラテンベ
ルト30を介してプラテン29上に原稿を自動給紙する
プラテンベルトモータ31の制御に適用する場合には、
図8の(a) に示す速度プロファイルを目標として、ま
た、プラテン30上の原稿を露光するエクスポージャー
ランプ32を駆動するキャリッジモータ33の制御に適
用する場合には、図8の(b) に示す速度プロファイルを
目標として、更に、光学系34を介して原稿反射光の露
光を受けると共に現像器36a、36bによってトナー
現像を受ける感光ベルト35を駆動するメインドライブ
モータ37の制御に適用する場合には、図8の(c) に示
す速度プロファイルを目標として、それぞれモータの始
動時に立ち上げ制御を実行し、その後の加速領域から定
速領域の速度変動が収束するまで速度フィードバック制
御を実行し、その後位置フィードバック制御を実行させ
れば良い。これによって複写機の小型化や生産性の向上
に寄与することができる。
FIG. 7 shows various motors used in the copying machine. In this copying machine, when applied to the control of the platen belt motor 31 for automatically feeding the original onto the platen 29 via the platen belt 30,
When applied to the control of the carriage motor 33 that drives the exposure lamp 32 that exposes the original on the platen 30, the speed profile shown in FIG. In the case of applying to the control of the main drive motor 37 that drives the photosensitive belt 35 that receives the exposure of the reflected light of the original through the optical system 34 and receives the toner development by the developing devices 36a and 36b with the speed profile as the target. , Targeting the speed profile shown in (c) of Fig. 8, the start-up control is executed at the start of each motor, and the speed feedback control is executed until the speed fluctuation from the acceleration range to the constant speed range converges after that. It suffices to execute the position feedback control. This can contribute to downsizing of the copying machine and improvement of productivity.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のモータの速
度および位置制御装置によると、定速領域におけるモー
タの速度変動が所定の値以下になってから速度フィード
バック制御から位置フィードバック制御に切り替えるよ
うにしたため、目標速度に収束するまでの時間を短縮す
ることができる。また、モータの始動開始時は加速領域
内の所定の時間までフィードバック制御の実行を禁止
し、予め設定された速度指令値に基づいてモータを駆動
させ、その後、速度フィードバック制御に移行するよう
にしたため、無駄な電力消費を抑制しながらモータを円
滑、且つ、確実に始動させることができる。
As described above, according to the motor speed and position control device of the present invention, the speed feedback control is switched to the position feedback control after the speed fluctuation of the motor in the constant speed region becomes a predetermined value or less. Therefore, it is possible to shorten the time required to converge to the target speed. Further, at the start of the motor start, the feedback control is prohibited until a predetermined time within the acceleration region, the motor is driven based on the preset speed command value, and then the speed feedback control is performed. The motor can be started smoothly and surely while suppressing wasteful power consumption.

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

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例のモータ動作過程における制
御タイミングと速度の関係を示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between control timing and speed in a motor operating process according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例におけるカウンタ回路の計数
方法を示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a counting method of a counter circuit according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例の速度制御を示すフローチャ
ート。
FIG. 4 is a flowchart showing speed control according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例の速度フィードバック制御を
示すフローチャート。
FIG. 5 is a flowchart showing speed feedback control according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例の位置フィードバック制御を
示すフローチャート。
FIG. 6 is a flowchart showing position feedback control according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明が適用可能な複写機の各種モータを示す
説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing various motors of a copying machine to which the present invention is applicable.

【図8】図7の各モータの速度プロファイルを示すグラ
フ。
8 is a graph showing a speed profile of each motor shown in FIG.

【図9】従来のモータの速度および位置制御装置のモー
タ動作過程における制御タイミングと速度の関係を示す
説明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between control timing and speed in a motor operation process of a conventional motor speed and position control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御部 2 AND回路 3 短絡防止回路 4 電流制限回路 5 駆動回路 6 モータ 7 エンコーダ 8 インターフェース回路 9 ROM 10 RAM 11 エッジ検出回路 12 クロック発生回路 13 カウンタ回路 14 メモリ 15 タイマー回路 16 サンプラー 17 演算部 18 始動PWM設定回路 19 PWM出力回路 20 イネーブル信号出力回路 21 速度データ演算回路 22 基準速度設定回路 23 減算器 24 速度補償演算回路 25 位置データ演算回路 26 基準位置設定回路 27 減算器 28 位置補償演算回路 29 プラテン 30 プラテンベルト 31 プラテンベルトモータ 32 エクスポージャーランプ 33 キャリッジモータ 34 光学系 35 感光ベルト 36 現像器 37 メインドライブモータ 1 Control Section 2 AND Circuit 3 Short Circuit Prevention Circuit 4 Current Limiting Circuit 5 Driving Circuit 6 Motor 7 Encoder 8 Interface Circuit 9 ROM 10 RAM 11 Edge Detection Circuit 12 Clock Generation Circuit 13 Counter Circuit 14 Memory 15 Timer Circuit 16 Sampler 17 Computing Section 18 Start PWM setting circuit 19 PWM output circuit 20 Enable signal output circuit 21 Speed data calculation circuit 22 Reference speed setting circuit 23 Subtractor 24 Speed compensation calculation circuit 25 Position data calculation circuit 26 Reference position setting circuit 27 Subtractor 28 Position compensation calculation circuit 29 Platen 30 Platen Belt 31 Platen Belt Motor 32 Exposure Lamp 33 Carriage Motor 34 Optical System 35 Photosensitive Belt 36 Developer 37 Main Drive Motor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータに設けられたエンコーダより出力
される速度に応じた周期のエンコーダパルスに基づいて
前記モータの速度および位置を制御するモータの速度お
よび位置制御装置において、 前記エンコーダパルスの各周期の所定のタイミングにお
ける前記エンコーダパルスの連続した所定の周期にわた
ってクロックを計数して、前記モータの速度を演算する
と共に、これを基準速度と比較して速度誤差を演算する
速度誤差演算手段と、 前記エンコーダパルスを計数して、所定の演算を行うこ
とにより前記モータの位置を演算すると共に、これを基
準位置と比較して位置誤差を演算する位置誤差演算手段
と、 前記速度誤差、或いは前記位置誤差に応じたパルス幅変
調度を有した駆動信号を出力して前記モータを駆動する
駆動手段と、 前記駆動手段を制御して前記駆動信号を出力させること
により速度フィードバック制御、或いは位置フィードバ
ック制御を実行させる制御手段を備え、 前記制御手段は、前記モータの始動開始後、前記モータ
の加速領域を超える定速領域の所定の時間まで前記速度
フィードバック制御を実行させ、その後、残りの定速領
域を前記位置フィードバック制御を実行させる構成を有
することを特徴とするモータの速度および位置制御装
置。
1. A motor speed and position control device for controlling the speed and position of the motor based on an encoder pulse having a cycle corresponding to the speed output from an encoder provided in the motor, wherein each cycle of the encoder pulse A speed error calculating means for counting clocks over a continuous predetermined cycle of the encoder pulse at a predetermined timing to calculate a speed of the motor, and comparing the speed with a reference speed to calculate a speed error; Position error calculating means for calculating the position of the motor by counting encoder pulses and performing a predetermined calculation, and comparing this with a reference position to calculate a position error, the speed error or the position error Driving means for driving the motor by outputting a driving signal having a pulse width modulation degree according to The control means includes a control means for executing a speed feedback control or a position feedback control by controlling the drive means to output the drive signal, and the control means, after the start of the start of the motor, exceeds the acceleration region of the motor. A speed and position control device for a motor, characterized in that the speed feedback control is executed until a predetermined time in a speed range, and then the position feedback control is executed in the remaining constant speed range.
【請求項2】 前記定速領域の所定の時間は、前記モー
タの速度変動が所定の値に達する時間である請求項1の
モータの速度および位置制御装置。
2. The motor speed and position control device according to claim 1, wherein the predetermined time in the constant speed region is a time when the speed fluctuation of the motor reaches a predetermined value.
【請求項3】 前記制御手段は、前記モータの停止時か
ら前記加速領域内の所定の時間まで前記速度フィードバ
ック制御および前記位置フィードバック制御を禁止し、
前記モータを始動するために設定された速度指令値に基
づいて前記モータを始動させる構成の請求項1のモータ
の速度および位置制御装置。
3. The control means prohibits the speed feedback control and the position feedback control from a time when the motor is stopped to a predetermined time within the acceleration region,
2. The motor speed and position control device according to claim 1, wherein the motor is started based on a speed command value set for starting the motor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9294021B2 (en) 2013-06-10 2016-03-22 Ricoh Company, Limited Control device, driving device, and image forming apparatus
JP2016095200A (en) * 2014-11-13 2016-05-26 株式会社カワデン Electric actuator

Cited By (3)

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US9294021B2 (en) 2013-06-10 2016-03-22 Ricoh Company, Limited Control device, driving device, and image forming apparatus
US9742325B2 (en) 2013-06-10 2017-08-22 Ricoh Company, Ltd. Control device, driving device, and image forming apparatus
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