JPH10174472A

JPH10174472A - モータの速度制御装置

Info

Publication number: JPH10174472A
Application number: JP8332595A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ichikawa; 啓市川; Masahiro Motosugi; 昌広本杉; Akihiko Nakamura; 昭彦中村; Toshio Inaji; 稲治　　利夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＩ制御と速度負荷トルク推定制御が併存す
るシステムにおけるモータの速度制御装置において、両
制御間の移行を、正確かつ高速に行うことを可能とする
ことを目的とする。【解決手段】ＰＩ制御モード( 第１のスイッチ９、お
よび第３のスイッチ１１がオフ、第２のスイッチ１０が
オン）から、速度負荷トルク推定制御モード( 第１のス
イッチ９、および第３のスイッチ１１がオン、第２のス
イッチ１０がオフ）に移行する際に、第４のスイッチ１
６をオンとして、速度負荷トルク推定手段８中の積分要
素８ａの値（ｂ）を、速度制御手段６中の積分要素６ｂ
の値（ａ）に基づいて、初期化することにより、移行の
前後でループ内で帰還されるモータ１の負荷トルクを補
償するＤＣ成分の連続性を保つことができ、高速かつ正
確なモード移行を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周波数発電機（Ｆ
Ｇ）付きのモータの速度制御装置に関し、さらに詳しく
は周波数発電機の発生する周波数信号の周波数が低い場
合、例えばモータを低速度で回転制御する場合や、モー
タの構造およびコストの点で高い周波数信号を発生する
周波数発電機を構成できない場合にもモータの回転制御
系の安定化と回転の高精度化が可能なモータの速度制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオテープレコーダ（以下、Ｖ
ＴＲと略記する）やカメラ一体型ＶＴＲの小型・軽量化
には著しいものがあり、自ずと使用されるモータも小型
化および小径化されている。特にテープを一定速度で走
行させるキャプスタンモータにおいては、小型化および
小径化に伴うロータの慣性モーメントの著しい低下は回
転精度を極端に悪化させている。またＶＴＲのテープ速
度を遅くして長時間記録を実現するためにキャプスタン
モータを超低速回転させる場合には、モータの回転速度
を検出する周波数信号の周期が長くなり回転速度の検出
遅れが増加するため、速度制御系を安定化するには制御
ゲインを低く設定する必要がある。そして、低慣性モー
タのため回転精度を高めるためには制御ゲインをより高
く設定する必要があるにもかかわらず、十分に高くする
ことができない。その結果、近年、これらモータの制御
性能の悪化が問題となってきている。

【０００３】以下、従来のモータの速度制御装置につい
て図面を参照しながら説明する。図６は従来のモータの
速度制御装置の基本的な構成の一例を示したブロック図
である。図６において、１はモータ、２はモータの回転
速度に比例した周波数信号ｆｓを発生する周波数発電機
（ＦＧ）、３は周波数信号ｆｓの周期を計測する周期計
測手段である。５は、周期計測手段３の出力する速度信
号Ｎと速度指令信号Ｎｒ（一定値）との偏差信号ΔＮを
出力する比較手段、６は偏差信号ΔＮに比例・積分など
の制御補償を行い制御信号ｃを出力する速度制御手段、
４は制御信号ｃに応じた駆動電流ｉａをモータに供給す
る駆動手段である。モータ１には、軸受けの摩擦による
負荷トルクτｄが発生する。

【０００４】つぎに図６の従来のモータの速度制御装置
の動作（以下、この基本的な制御をＰＩ制御と称する）
について説明する。モータ１の回転速度がほぼ一定に制
御される場合はその動作点近傍で周波数信号ｆｓの周期
はモータの回転速度に反比例することから、周期計測手
段３の出力をもって、回転速度の検出結果Ｎとしてい
る。すなわち、モータ１の回転速度は周波数発電機２の
周波数でサンプリングされ、その検出結果はその周期の
期間だけ保持される。よって周期計測手段３による回転
速度の検出結果Ｎは、サンプリング時の瞬時回転速度の
検出値ではなく周波数信号ｆｓの１周期にわたって時間
積分して得られた１周期あたりの平均回転速度である。

【０００５】このような検出方式では、検出される回転
速度は、実際のモータの瞬時回転速度に比べて、ほぼサ
ンプリング周期の半分の検出時間遅れを有している。そ
の結果、上記のような従来のモータの速度制御装置を用
いて回転速度を制御する場合にはこの検出の時間遅れに
より、制御系の安定化のためには制御周波数帯域をあま
り高くすることができず（一般にサンプリング周波数の
１／１２程度）、回転制御系の応答性を上げることがで
きないという問題点があった。

【０００６】このような問題点を解決するために、制御
性能を向上させることが可能なモータの速度制御装置が
従来よりいくつか提案されている。例えば、特開昭６１
−３０９８４号公報には、制御装置内にモータの駆動特
性を表現するモデルを構成し位置検出器の出力信号が得
られる毎に演算して求めた速度検出値Ｎとモータの発生
トルクτｍから、位置検出器の出力信号が変化しない区
間でも瞬時速度ｎを推定することが可能な速度推定手段
を具備し、その速度推定手段の出力信号を速度帰還信号
として用いることで回転速度検出の時間遅れを減少させ
たモータの速度制御装置が記載されている。

【０００７】以上のような原理を用いた、モータの速度
制御装置の構成を図７を用いて説明する。この構成は、
図６の構成に対して、速度負荷トルク推定手段８と補正
手段７が付加された形となる。なお、図６と同一の機能
を有するものについては同一の符号を付して重複した説
明は省略する。

【０００８】モータ１は、駆動電流ｉａで駆動されるブ
ロックで表現されており、Ｋｔはモータの電流−トルク
変換係数、Ｊはモータの慣性モーメント、ｓはラプラス
の演算子である。モータ１は駆動トルクτｍにより回転
し、回転軸には負荷による外乱トルクτｄが発生する。
このモータ１のブロックには、図６で説明したモータの
回転速度に比例した周波数信号を発生する周波数発電機
２の機能も含まれている。また、駆動手段４のｇｍは、
駆動手段４の電圧−電流変換係数である。また、速度制
御手段６は、比例要素６ａと積分要素６ｂにより構成さ
れている。Ｋ１、Ｋ２は比例定数である。

【０００９】７は、速度制御手段６から出力される制御
信号ｃのフィードフォワード補償を行う補正手段であ
り、制御信号ｃに、後述の推定負荷トルク信号τｄ’を
比例倍( Ｋｔｎは、モータの電流−トルク変換係数の公
称値、ｇｍｎは、駆動手段４の電圧−電流変換係数の公
称値）して加算し、補正された信号ｄとして駆動手段４
へ出力する。

【００１０】８は速度負荷トルク推定手段であり、速度
制御手段６より供給される制御信号ｃから実際のモータ
１のモデルとなっている( Ｊｎは、モータの慣性モーメ
ントの公称値）ブロック８ｃ，８ｄにより、負荷トルク
のない場合のモータの瞬時回転速度の推定速度信号ｎ’
を検出し、負荷トルク分によって発生すると考えられ
る、推定速度信号ｎ’と周期計測手段３より供給される
回転速度信号Ｎとの差分を、比例要素( α１は、比例定
数）８ｂと積分要素８ａを通すことにより推定負荷トル
クτｄ’を検出し、推定速度信号ｎ’を速度帰還信号と
して比較手段５に、推定負荷トルク信号τｄ’を補正手
段７に、それぞれ出力する。

【００１１】なお、速度負荷トルク推定手段８の速度推
定信号を出力する周期は、周期計測手段３の回転速度信
号を出力する周期より短くされる。以上のようなループ
を設けることで、全体の動作としては、負荷トルク分τ
ｄを、フィードフォワード補償することになり、理想的
には、この系にあたかも負荷トルクがないかのごとき動
作を実現でき、比較的高い周波数成分の負荷トルクの外
乱に対しても回転の高精度化が可能なモータの速度制御
装置を実現することができる。

【００１２】さて、ＶＴＲでは、通常の記録モード以外
に、通常記録より長時間の記録ができるモードが搭載さ
れていることが多い。当然、長時間記録モードの方が、
通常記録モードより、モータの回転速度は、遅くなる。
その際、モータの回転速度の遅い、すなわち制御性能が
悪化する低速回転モード時のみに、速度負荷トルク推定
制御を行いたいという要望があり得る( 通常回転モード
時は、制御帯域を広くできるので、速度負荷トルク推定
制御を行わないＰＩ制御のみでも、性能が確保されると
する）。

【００１３】なぜなら、以上で述べたようなＰＩ制御な
らびに速度負荷トルクの推定動作は、昨今では、マイク
ロコンピュータ（以下、マイコンと略す）によるソフト
ウェアによって、実現することが多い。当然、図６の処
理よりは、図７の方が処理すべき演算が多くなるので、
マイコンの処理時間としては、長くなってしまう。

【００１４】特に、ＶＴＲなどでワンチップマイコンで
処理を行う場合、ここで述べているサーボの処理以外に
も、信号処理ＬＳＩの制御や、システムコントローラの
制御などの処理を、タイムシェアリングで実行する必要
があり、自ずとサーボ処理に許容される処理時間も限定
される。特に、周期計測手段３から回転速度信号が出力
される周期は、通常回転モードの方が、低速回転モード
より、短くなるので、処理時間としての余裕がない。よ
って、通常回転モード時には、ＰＩ制御のみで動作する
ようにしたい。

【００１５】これを実現するために、図８に、このＰＩ
制御と、速度負荷トルク推定制御を併存させた速度制御
装置の構成を示す。この構成は、図７の構成に、第１の
スイッチ９と、第２のスイッチ１０を設け、さらに、周
期計測手段３からの出力である回転速度信号Ｎを直接、
比較手段５に入力するための第３のスイッチ１１を追加
したものである。

【００１６】また通常回転モードの選択時にオンされる
スイッチ１２によりセットされ、低速回転モードの選択
時にオンされるスイッチ１３によりリセットされるＲＳ
フリップフロップ１４を設け、ＲＳフリップフロップ１
４のオンのとき、動作するリレイ１５を設けている。上
記第１のスイッチ９と第２のスイッチ１０はリレイ１５
のｂ接点、第３のスイッチ１１はリレイ１５のａ接点で
ある。

【００１７】上記構成による動作を説明する。まず、通
常回転モードの場合、すなわちスイッチ１２が選択され
てＲＳフリップフロップ１４がセットされ、リレイ１５
が動作し、第１のスイッチ９、および第２のスイッチ１
０がオフ、第３のスイッチ１１がオンの場合の動作を説
明する。この時は、ブロック図から、明らかなように、
速度負荷トルク推定手段８は、動作しない。

【００１８】モータ１の回転速度検出は回転速度がほぼ
一定に制御されている場合には、その動作点近傍で周波
数信号ｆｓの周期はモータの回転速度に反比例すること
から周期計測手段３の出力をもって回転速度の検出結果
としている。すなわち、モータの回転速度は周波数発電
機( 図８では、明示的に図示せず）の周波数信号ｆｓの
周期でサンプリングされ、その検出結果はその周期時間
だけホールドされることになる。したがって、回転速度
の検出結果はサンプリング時の瞬時の値ではなく周波数
信号ｆｓの周期時間での平均の値であり当然のことなが
ら検出遅れを含んでいる。

【００１９】この回転速度信号Ｎは、第３のスイッチ１
１を介して、比較手段５に入力され、速度指令信号Ｎｒ
と比較されて、差分信号が求められる。この信号は、速
度制御手段６において、比例・積分の補償をされて、出
力される。この通常回転モードでは、第２のスイッチ１
０がオフなので、補正手段７に、補正用の推定負荷トル
ク信号は入力されない。よって、この制御信号ｃは、そ
のまま駆動手段４に入力されて、モータ１の制御信号と
して使われる。

【００２０】つぎに、低速回転モードの場合、すなわち
スイッチ１３が選択されてＲＳフリップフロップ１４が
リセットされ、リレイ１５がオフし、第１のスイッチ
９、および第２のスイッチ１０がオン、第３のスイッチ
１１がオフの場合の動作を説明する。この場合、モータ
が低速となることによる制御特性の悪化を補償するた
め、速度負荷トルク推定制御を動作する。

【００２１】メインループは、通常回転モードと同じ(
もちろん速度指令信号および各比例定数は、低速回転モ
ード用に切り換える）なので、この速度負荷トルク推定
手段８の原理と動作の詳細について、説明する。

【００２２】上記のように、速度負荷トルク推定手段８
に含まれる、ブロック８ｃ，８ｄとは、ちょうど実際の
モータのモデルとなっている。ただし、負荷トルクτｄ
は、直接には、検出できないので、モデルには組み込め
ない。よって、このブロック８ｃ，８ｄの処理ライン
に、速度制御手段６の出力信号ｃを入力したときの出力
は、実際の系において、負荷トルクのない場合の推定速
度ｎ’となる( とりあえず、補正手段７の動作は無視す
る）。よって、この推定速度ｎ’と周期計測手段３の出
力である回転速度信号Ｎとの差分は、負荷トルク分によ
って発生すると考えられる。そこで、この差分を、比例
要素８ｂ、積分要素８ａを通すことで、推定負荷トルク
τｄ’を求めることができる。

【００２３】さて、この導出された推定負荷トルクは、
補正手段７に入力される。補正手段７では、ゲインの換
算を行った後、推定負荷トルクが、速度制御手段６の出
力信号ｃに加算され、補正された信号ｄとして出力され
る。

【００２４】このように通常回転モード時には、ＰＩ制
御のみで動作するようにすることができ、また速度負荷
トルク推定手段８により推定された、推定負荷トルクを
用いてフィードフォワード補償を施すことにより、負荷
トルクの外乱による速度変動をさらに低減することがで
きる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のモータ速度制御装置におけるように、モードの変更時
にスイッチ９，１０，１１のみを切り換える構成では、
通常回転モードから低速回転モードに移行する時、もし
くは、その逆の移行の時に、駆動手段４に入力される信
号成分のうち、負荷トルクを補償する直流（ＤＣ）成分
が不連続となってしまう。

【００２６】その結果、移行時に速度系の再引き込みに
長時間かかってしまったり、あるいは、制御系が不安定
になったりする不具合が発生するという課題を有してい
た。特に、特殊再生時など、ごく一時的に速度負荷トル
ク推定制御から、ＰＩ制御に切り換えたいときなど、正
確かつ高速に移行動作を行う必要がある場合には、まっ
たく不適当である。

【００２７】本発明は、このようなモータの速度制御装
置において、ＰＩ制御と速度負荷トルク推定制御が併存
するシステムで、両制御間の移行を、正確かつ高速に行
うことを可能とすることを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明のモータの速度制
御においては、モータの回転速度に比例した周波数信号
を発生する周波数発電機と、前記周波数信号の周期を計
測し前記モータの平均回転速度に比例した平均速度信号
を出力する周期計測手段と、速度指令信号と速度帰還信
号の差分を求める比較手段と、前記比較手段の出力に比
例・積分の制御補償を行い制御信号を出力する速度制御
手段と、前記制御信号を補正し補正信号を出力する補正
手段と、前記補正信号に応じた駆動電流を前記モータに
供給する駆動手段と、前記制御信号より前記モータの回
転速度を推定し得られた速度推定信号を前記速度帰還信
号として第１のスイッチを介して前記比較手段に出力
し、前記平均速度信号と前記速度推定信号とを比較しそ
の速度誤差により負荷トルク推定信号を生成し第２のス
イッチを介して前記補正手段に出力する速度負荷トルク
推定手段と、前記平均速度信号を直接前記比較手段に出
力する第３のスイッチとにより構成され、前記第１のス
イッチ、および前記第２のスイッチはオフ、前記第３の
スイッチはオンの状態で動作する第１の制御モードと、
前記第１のスイッチ、および前記第２のスイッチはオ
ン、前記第３のスイッチはオフの状態で動作する第２の
制御モードとを有し、前記第１の制御モードから、前記
第２の制御モードに移行するときは、前記負荷トルク推
定信号を前記速度制御手段における積分値に基づいて初
期化し、その後前記積分値を０で初期化し、前記第２の
制御モードから、前記第１の制御モードに移行するとき
は、前記速度制御手段における積分値を前記負荷トルク
推定信号に基づいて初期化する構成としたことを特徴と
したものである。

【００２９】この本発明によれば、ＰＩ制御と速度負荷
トルク推定制御が併存するシステムで、両制御間の移行
を、正確かつ高速に行うことができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
モータの回転速度に比例した周波数信号を発生する周波
数発電機と、前記周波数信号の周期を計測し前記モータ
の平均回転速度に比例した平均速度信号を出力する周期
計測手段と、速度指令信号と速度帰還信号の差分を求め
る比較手段と、前記比較手段の出力に比例・積分の制御
補償を行い制御信号を出力する速度制御手段と、前記制
御信号を補正し補正信号を出力する補正手段と、前記補
正信号に応じた駆動電流を前記モータに供給する駆動手
段と、前記制御信号より前記モータの回転速度を推定し
得られた速度推定信号を前記速度帰還信号として第１の
スイッチを介して前記比較手段に出力し、前記平均速度
信号と前記速度推定信号とを比較しその速度誤差により
負荷トルク推定信号を生成し第２のスイッチを介して前
記補正手段に出力する速度負荷トルク推定手段と、前記
平均速度信号を直接前記比較手段に出力する第３のスイ
ッチとにより構成され、前記第１のスイッチ、および前
記第２のスイッチはオフ、前記第３のスイッチはオンの
状態で動作する第１の制御モードと、前記第１のスイッ
チ、および前記第２のスイッチはオン、前記第３のスイ
ッチはオフの状態で動作する第２の制御モードとを有
し、前記第１の制御モードから、前記第２の制御モード
に移行するときは、前記負荷トルク推定信号を前記速度
制御手段における積分値に基づいて初期化し、その後前
記積分値を０で初期化し、前記第２の制御モードから、
前記第１の制御モードに移行するときは、前記速度制御
手段における積分値を前記負荷トルク推定信号に基づい
て初期化する構成としたことを特徴としたものであり、
移行の前後でループ内で帰還されるモータの負荷トルク
を補償するＤＣ成分の連続性を保つことができ、高速か
つ正確なモード移行を実現することができるという作用
を有する。

【００３１】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明であって、速度負荷トルク推定手段に、平均速度
誤差に比例した信号を速度負荷トルク推定手段の入力信
号である制御信号に負帰還する帰還ループを設けたこと
を特徴としたものであり、速度負荷トルク推定手段の応
答性をよくすることができ、それにより、さらに移行速
度を向上できるという作用を有する。

【００３２】請求項３記載の発明は、上記請求項１また
は２記載の発明であって、第２の制御モードでのモータ
の回転速度は、第１の制御モードでのモータの回転速度
に対して、１／２もしくは１／３となることを特徴とし
たものであり、第２の制御モードにおいて、速度負荷ト
ルク推定手段の出力周期と一致させることができるとい
う作用を有する。

【００３３】請求項４記載の発明は、上記請求項１から
３のいずれかに記載の発明であって、速度負荷トルク推
定手段の速度推定信号および負荷トルク推定信号を出力
する周期は、周期計測手段の平均速度信号を出力する周
期より短く構成されたことを特徴としたものであり、周
期計測手段からの回転速度情報がない期間でも、速度負
荷トルク推定手段で推定された速度推定信号を用いるこ
とで制御を行うことができ、よって等価的に周波数発電
機のサンプリング周波数をあげることができるので、周
期計測手段の回転速度信号をそのまま帰還信号に用いて
速度制御を行う場合に比べて制御帯域を高帯域化するこ
とができ、制御精度を向上することができるという作用
を有する。

【００３４】請求項５記載の発明は、上記請求項４記載
の発明であって、速度負荷トルク推定手段は、もっとも
最近に出力された周期計測手段の平均速度信号に基づい
て、負荷トルク推定信号を出力することを特徴としたも
のであり、速度負荷トルク推定手段の出力精度をよくす
ることができ、それにより、さらに制御精度を向上でき
るという作用を有する。

【００３５】請求項６記載の発明は、上記請求項１から
５のいずれかに記載の発明であって、速度負荷トルク推
定手段は、平均速度誤差に比例した比例項と前記平均速
度誤差を時間積分した積分項とを含む比例・積分補償手
段を設けたことを特徴としたものであり、モータの実際
のトルクに相当するトルクを正確に推定できるという作
用を有する。

【００３６】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。なお、従来例の図８の構成と同一の
構成には同一の符号を付して重複する説明を省略する。 ( 実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
モータの速度制御装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態１では、各制御処理は、マイコンによるソ
フトウェア処理で実現されているとする。

【００３７】本発明では、新たに、第４のスイッチ１６
を介して速度制御手段６のなかの積分要素６ｂの出力で
ある積分値｛ＲＡＭａに順次蓄積された値（ａ）とす
る｝（負荷トルク分のうちのＤＣ分）をゲイン換算（Ｋ
tn・ｇmn倍）して、速度負荷トルク推定手段８のなかの
負荷トルク推定部の積分要素８ａの積分値｛ＲＡＭｂに
順次蓄積された値（ｂ）とする｝（負荷トルク推定信号
τｄ’）に書き込み初期化するループと、第５のスイッ
チ１７を介して速度制御手段６のなかの積分要素６ｂの
出力である積分値（ａ）を”０”に初期化（”０”を書
き込む）するループと、第６のスイッチ１８を介して速
度負荷トルク推定手段８のなかの負荷トルク推定部の積
分値（ｂ）をゲイン換算｛１／（Ｋtn・ｇmn）倍｝し
て、速度制御手段６のなかの積分要素６ｂの積分値
（ａ）に書き込み初期化するループが付加されている。

【００３８】また図２に示すように、ＲＳフリップフロ
ップ１４の出力がオンとなったときに、１パルスを出力
する第１のシングルショット手段１９を設け、また反転
手段２０を介することにより、ＲＳフリップフロップ１
４の出力がオフとなったときに、１パルスを出力する第
２のシングルショット手段２１を設け、第１のシングル
ショット手段１９の出力がオンのとき、動作するリレイ
２２を設け、第２のシングルショット手段２１の出力が
オンのとき、動作するリレイ２３を設け、このリレイ２
３の出力がオンのとき、動作するリレイ２４を設けてい
る。上記第６のスイッチ１８はリレイ２２のａ接点、第
４のスイッチ１６はリレイ２３のａ接点、第５のスイッ
チ１７はリレイ２４のａ接点である。よって、第４のス
イッチ１６は通常回転モードから低速回転モードへの移
行時に動作し、遅れて第５のスイッチ１７が動作し、第
６のスイッチ１８は低速回転モードから通常回転モード
への移行時に動作する。

【００３９】図３は、通常回転モード時と低速回転モー
ド時における動作タイミングの一例を示したものであ
る。図３（ａ）は、通常回転モード時に周期計測手段３
が回転速度信号Ｎを出力するタイミング、図３（ｂ）
は、低速回転モード時に、周期計測手段３が回転速度信
号Ｎを出力するタイミングである。低速回転モードの回
転速度を、通常回転モードの回転速度の１／３であると
した。図３（ｃ）は、低速回転モード時に、速度負荷ト
ルク推定手段８が、速度および負荷トルクを推定して、
推定値を出力するタイミングを示す。たとえば、図に示
すように、周期計測手段３が回転速度信号を出力するタ
イミングの２倍の頻度で出力する。この場合、周期計測
手段３からの回転速度信号がくるタイミング以外での、
推定においては、前回の回転速度信号をホールドしてお
いて用いる。

【００４０】このように、低速回転モードでは、周期計
測手段３からの回転速度情報がない期間でも、速度負荷
トルク推定手段８で推定された瞬時回転速度ｎ’を用い
ることで制御を行うことにより、等価的に周波数発電機
のサンプリング周波数をあげることができるので、周期
計測手段３の回転速度信号Ｎをそのまま帰還信号に用い
て速度制御を行う場合に比べて制御帯域を高帯域化する
ことができ、制御精度を向上することができる。なお、
速度負荷トルク推定手段８が推定値を出力するタイミン
グを、周期計測手段３が回転速度信号を出力するタイミ
ングの２倍以上の頻度とすることも可能である。

【００４１】図４は、制御モード移行時の上記ＲＡＭデ
ータのやりとりを示す図である。まず、通常回転モード
から低速回転モードに移行するときについて、説明す
る。通常回転モード時には、負荷トルク分のうちのＤＣ
分が、速度制御手段６のなかの積分要素６ｂ、すなわち
ＲＡＭａに蓄積されている。よって、第４のスイッチ１
６を動作させることにより、モードを移行する直前のＲ
ＡＭａの積分値（ａ）によって速度負荷トルク推定手段
８のなかの負荷トルク推定部の積分要素８ａ、すなわち
ＲＡＭｂの積分値（ｂ）を初期化する( この際、ゲイン
の換算が必要である）。このような値のやりとりを行う
ことで、負荷トルクのＤＣ分の帰還量の連続性を、移行
の前後で保つことができる。なお、低速回転モード時に
は、補正手段７によるフィードフォワード補償により、
負荷トルクのＤＣ分は、ほとんど相殺されており、その
結果、速度制御手段６のなかの積分要素６ｂ、すなわち
ＲＡＭａの積分値（ａ）は、ほとんど０になっている。
よって、第４のスイッチ１６の動作に遅れて第５のスイ
ッチ１７を動作させることにより、通常回転から低速回
転へのモード移行時には、ＲＡＭａの積分値（ａ）を”
０”で初期化する。

【００４２】また、逆に、低速回転モードから、通常回
転モードに移行する際も、同様に今度は、第５のスイッ
チ１７を動作させることにより、移行直前のＲＡＭｂの
積分値（ｂ）によって、ＲＡＭａの積分値（ａ）を初期
化する( この際、ゲインの換算が必要である）。このよ
うな値のやりとりを行うことで、負荷トルクのＤＣ分の
帰還量の連続性を、移行の前後で保つことができる。

【００４３】このように、通常回転モードから低速回転
モードに移行するときときは、負荷トルク推定信号τ
ｄ’を速度制御手段６における積分値（ａ）に基づいて
初期化し、その後前記積分値（ａ）を０で初期化し、低
速回転モードから通常回転モードに移行するときは、速
度制御手段６における積分値（ａ）を負荷トルク推定信
号τｄ’に基づいて初期化することにより、通常回転モ
ード( ＰＩ制御）と低速回転モード( 速度負荷トルク推
定制御）間の移行において、モータ１に発生する負荷ト
ルクを補償するＤＣ成分の連続性を保つことができ、そ
の結果、移行時にモータ１の動作が不安定になることが
なく、移行を高速かつ正確に行うことができる。 ( 実施の形態２）次に、本発明の実施の形態２につい
て、図５に基づいて説明する。実施の形態２において
は、実施の形態１に対して、速度負荷トルク推定手段８
の構成が一部異なる。この変更箇所について、説明す
る。

【００４４】実施の形態２の速度負荷トルク推定手段８
においては、周期計測手段３の出力である回転速度信号
Ｎと、推定速度信号ｎ’との差分を比例倍( α２）し
て、速度推定部分の入力信号に負帰還するループが付加
されている。

【００４５】このループを設けることにより、推定速度
ｎ’の検出応答性能を向上することができる。これによ
り、通常回転モードから、低速回転モードに移行する際
の、応答性を、実施の形態１以上に向上させることがで
きる。

【００４６】他の部分の動作は、実施の形態１と同様で
ある。なお、本発明のモータの速度制御装置の実施の形
態１、および実施の形態２では、速度負荷トルク推定手
段の入力信号は、速度制御手段の制御信号を入力するよ
うに構成したが、制御信号の代わりに駆動手段の出力す
る駆動電流を用いても同様の効果を得ることができるこ
とはいうまでもない。

【００４７】また、特殊な動作モードとして、低速回転
モードから、通常回転モードに、ごく一時的に移行し、
その後、低速回転モードに復帰するなどの動作を行いた
いときも、本発明の方式を用いると、移行動作をすみや
かに行うことができるので、きわめて有用である。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、通常回転
モード( ＰＩ制御）と低速回転モード( 速度負荷トルク
推定制御）間の移行において、モータに発生する負荷ト
ルクを補償するＤＣ成分の連続性を保つことができ、そ
の結果、移行時にモータの動作が不安定になることがな
く、移行を高速かつ正確に行うことができるという有利
な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるモータの速度制
御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】同モータの速度制御装置の構成を示すブロック
図である。

【図３】同モータの速度制御装置における速度負荷トル
クの推定動作のタイミングを示す図である。

【図４】同モータの速度制御装置における制御モード移
行時のＲＡＭデータのやりとりを示す図である。

【図５】本発明の実施の形態２におけるモータの速度制
御装置の構成を示すブロック図である。

【図６】従来のモータの速度制御装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図７】従来のモータの速度制御装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図８】従来のモータの速度制御装置の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１モータ２周波数発電機３周期計測手段４駆動手段５比較手段６速度制御手段７補正手段８速度負荷トルク推定手段９第１のスイッチ１０第２のスイッチ１１第３のスイッチ１２通常回転モード選択スイッチ１３低速回転モード選択スイッチ１４ＲＳフリップフロップ１５，２２，２３，２４リレイ１６第４のスイッチ１７第５のスイッチ１８第６のスイッチ１９，２１シングルショット手段２０反転手段 τｄ負荷トルク τｄ’推定負荷トルクＮｒ速度指令値Ｎ回転平均速度ｎ瞬時回転速度ｎ’推定瞬時回転速度ｃ制御信号ｄ補正信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲治利夫大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの回転速度に比例した周波数信号
を発生する周波数発電機と、前記周波数信号の周期を計測し前記モータの平均回転速
度に比例した平均速度信号を出力する周期計測手段と、速度指令信号と速度帰還信号の差分を求める比較手段
と、前記比較手段の出力に比例・積分の制御補償を行い制御
信号を出力する速度制御手段と、前記制御信号を補正し補正信号を出力する補正手段と、前記補正信号に応じた駆動電流を前記モータに供給する
駆動手段と、前記制御信号より前記モータの回転速度を推定し得られ
た速度推定信号を前記速度帰還信号として第１のスイッ
チを介して前記比較手段に出力し、前記平均速度信号と
前記速度推定信号とを比較しその速度誤差により負荷ト
ルク推定信号を生成し第２のスイッチを介して前記補正
手段に出力する速度負荷トルク推定手段と、前記平均速度信号を直接前記比較手段に出力する第３の
スイッチとにより構成され、前記第１のスイッチ、および前記第２のスイッチはオ
フ、前記第３のスイッチはオンの状態で動作する第１の
制御モードと、前記第１のスイッチ、および前記第２の
スイッチはオン、前記第３のスイッチはオフの状態で動
作する第２の制御モードとを有し、前記第１の制御モードから、前記第２の制御モードに移
行するときは、前記負荷トルク推定信号を前記速度制御
手段における積分値に基づいて初期化し、その後前記積
分値を０で初期化し、前記第２の制御モードから、前記
第１の制御モードに移行するときは、前記速度制御手段
における積分値を前記負荷トルク推定信号に基づいて初
期化する構成としたことを特徴とするモータの速度制御
装置。
【請求項２】速度負荷トルク推定手段に、平均速度誤
差に比例した信号を前記速度負荷トルク推定手段の入力
信号である制御信号に負帰還する帰還ループを設けたこ
とを特徴とする請求項１記載のモータの速度制御装置。
【請求項３】第２の制御モードでのモータの回転速度
は、第１の制御モードでのモータの回転速度に対して、
１／２もしくは１／３となることを特徴とする請求項１
または２記載のモータの速度制御装置。
【請求項４】速度負荷トルク推定手段の速度推定信号
および負荷トルク推定信号を出力する周期は、周期計測
手段の平均速度信号を出力する周期より短く構成された
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモ
ータの速度制御装置。
【請求項５】速度負荷トルク推定手段は、もっとも最
近に出力された周期計測手段の平均速度信号に基づい
て、負荷トルク推定信号を出力することを特徴とする請
求項４記載のモータの速度制御装置。
【請求項６】速度負荷トルク推定手段は、平均速度誤
差に比例した比例項と前記平均速度誤差を時間積分した
積分項とを含む比例・積分補償手段を設けたことを特徴
とする請求項１から５のいずれかに記載のモータの速度
制御装置。