JPH10262395A - ステッピングモータの駆動装置 - Google Patents
ステッピングモータの駆動装置Info
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- JPH10262395A JPH10262395A JP6509097A JP6509097A JPH10262395A JP H10262395 A JPH10262395 A JP H10262395A JP 6509097 A JP6509097 A JP 6509097A JP 6509097 A JP6509097 A JP 6509097A JP H10262395 A JPH10262395 A JP H10262395A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ステッピングモータのパルスレートを、１つ
のパルスを発生される毎に精度よく演算し、ステッピン
グモータを円滑に駆動すること。 【解決手段】 ステッピングモータを駆動するためのパ
ルス列を発生する制御部と、制御部からのパルス列を受
けてステッピングモータを駆動する駆動部を備え、前記
制御部は、パルス列の１つのパルスを発生させる毎に次
のパルスの発生タイミングを整数演算により算出する演
算部を備えることを特徴とする。
のパルスを発生される毎に精度よく演算し、ステッピン
グモータを円滑に駆動すること。 【解決手段】 ステッピングモータを駆動するためのパ
ルス列を発生する制御部と、制御部からのパルス列を受
けてステッピングモータを駆動する駆動部を備え、前記
制御部は、パルス列の１つのパルスを発生させる毎に次
のパルスの発生タイミングを整数演算により算出する演
算部を備えることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ステッピングモ
ータの駆動装置に関し、特に、ステッピングモータに供
給するパルス列の発生タイミングを１パルス毎に演算す
る機能を備えた駆動装置に関する。
ータの駆動装置に関し、特に、ステッピングモータに供
給するパルス列の発生タイミングを１パルス毎に演算す
る機能を備えた駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ステッピングモータは、入力されるパル
スに対応してモータ巻線に流れる電流が切換えられるこ
とにより、一定角度ずつ回転するモータである。そし
て、このモータは、一般的に、その速度−トルク特性を
考慮して、初速度から最高速度まで直線的に加速し、一
定速度で駆動した後、終速度まで直線的に減速する、い
わゆる台形速度特性によって駆動される。
スに対応してモータ巻線に流れる電流が切換えられるこ
とにより、一定角度ずつ回転するモータである。そし
て、このモータは、一般的に、その速度−トルク特性を
考慮して、初速度から最高速度まで直線的に加速し、一
定速度で駆動した後、終速度まで直線的に減速する、い
わゆる台形速度特性によって駆動される。
【０００３】従って、駆動装置としては、このような速
度特性で駆動するために加速および減速中のパルス数分
だけのパルスレートを予め計算して記憶しておくと、駆
動制御が容易になるが、それを記憶するために大容量の
メモリ、例えばＲＡＭが必要となる。換言すれば、メモ
リ容量によって加減速中の総パルス数が制限され、円滑
な加減速制御が困難になる。
度特性で駆動するために加速および減速中のパルス数分
だけのパルスレートを予め計算して記憶しておくと、駆
動制御が容易になるが、それを記憶するために大容量の
メモリ、例えばＲＡＭが必要となる。換言すれば、メモ
リ容量によって加減速中の総パルス数が制限され、円滑
な加減速制御が困難になる。
【０００４】そこで、加速・減速中のパルス発生時にパ
ルスレートを漸化式で計算して出力することにより、大
容量のメモリを必要としないステッピングモータの駆動
装置が提案されている（例えば、特開平７−１６３１９
５号公報参照）。
ルスレートを漸化式で計算して出力することにより、大
容量のメモリを必要としないステッピングモータの駆動
装置が提案されている（例えば、特開平７−１６３１９
５号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、漸化式
でパルスレートを計算する駆動装置では、計算の高速化
をはかるために、１つのパルスレートを近似式で計算
し、その計算結果を再び近似式に代入して次のパルスレ
ートを計算するようにしているため、その誤差が順次累
積され、パルス数が多くなる程、パルスレートの計算誤
差が大きくなるという問題点があった。
でパルスレートを計算する駆動装置では、計算の高速化
をはかるために、１つのパルスレートを近似式で計算
し、その計算結果を再び近似式に代入して次のパルスレ
ートを計算するようにしているため、その誤差が順次累
積され、パルス数が多くなる程、パルスレートの計算誤
差が大きくなるという問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、このような
事情を考慮してなされたもので、整数演算を行うことに
より、計算誤差が累積されることなくパルスレートの高
速計算を行うことが可能なステッピングモータの駆動装
置を提供するものである。
事情を考慮してなされたもので、整数演算を行うことに
より、計算誤差が累積されることなくパルスレートの高
速計算を行うことが可能なステッピングモータの駆動装
置を提供するものである。
【０００７】この発明は、ステッピングモータを駆動す
るためのパルス列を発生する制御部と、制御部からのパ
ルス列を受けてステッピングモータを駆動する駆動部を
備え、前記制御部は、パルス列の１つのパルスを発生さ
せる毎に次のパルスの発生タイミングを整数演算により
算出する演算部を備えることを特徴とするステッピング
モータ駆動装置を提供するものである。
るためのパルス列を発生する制御部と、制御部からのパ
ルス列を受けてステッピングモータを駆動する駆動部を
備え、前記制御部は、パルス列の１つのパルスを発生さ
せる毎に次のパルスの発生タイミングを整数演算により
算出する演算部を備えることを特徴とするステッピング
モータ駆動装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】この発明において、制御部はステ
ッピングモータを駆動するためのパルス列を発生する
が、これにはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロ
コンピュータを用いることができる。
ッピングモータを駆動するためのパルス列を発生する
が、これにはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロ
コンピュータを用いることができる。
【０００９】また、駆動部は、制御部からのパルス列を
受けてステッピングモータを駆動する、つまり、入力さ
れるパルスに対応してステッピングモータの各巻線に電
流を供給するものであり、これには、直流電源からの電
流をスイッチングしてステッピングモータ巻線に順次供
給するトランジスタ回路を用いることができ、市販のモ
ジュール化された回路を用いてもよい。
受けてステッピングモータを駆動する、つまり、入力さ
れるパルスに対応してステッピングモータの各巻線に電
流を供給するものであり、これには、直流電源からの電
流をスイッチングしてステッピングモータ巻線に順次供
給するトランジスタ回路を用いることができ、市販のモ
ジュール化された回路を用いてもよい。
【００１０】さらに、前記制御部が備える演算部はパル
ス列の１つのパルスを発生させる毎に次のパルスの発生
タイミングを整数演算により算出するが、この整数演算
とは、パルスレートの演算式において、分数計算つまり
除算を行う際に、その計算結果が１より小さくなる場合
には、演算部の計算可能桁数の範囲（オーバーフローし
ない範囲）で、できるだけ大きな定数を予め分子の乗じ
たのちに、その分数計算を整数の範囲で行う演算であ
る。なお、この発明では、各パルスレートの演算が、演
算式における数値を上記のように整数化して行われるの
で、漸化式を用いる場合のように演算誤差が累積される
ことはない。
ス列の１つのパルスを発生させる毎に次のパルスの発生
タイミングを整数演算により算出するが、この整数演算
とは、パルスレートの演算式において、分数計算つまり
除算を行う際に、その計算結果が１より小さくなる場合
には、演算部の計算可能桁数の範囲（オーバーフローし
ない範囲）で、できるだけ大きな定数を予め分子の乗じ
たのちに、その分数計算を整数の範囲で行う演算であ
る。なお、この発明では、各パルスレートの演算が、演
算式における数値を上記のように整数化して行われるの
で、漸化式を用いる場合のように演算誤差が累積される
ことはない。
【００１１】実施例 以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述す
る。これによって、この発明が限定されるものではな
い。図１は、この発明の実施例の構成を示すブロック図
であり、制御部１は１６ビットマイクロコンピュータか
ら構成され、ステッピングモータ２を駆動するためのモ
ータ駆動パルス列を発生し、駆動部３は制御部１からの
パルス列を受けてそのパルス列に対応してステッピング
モータ２の各巻線に電流を供給し、ステッピングモータ
２を駆動するようになっている。なお、制御部１は、モ
ータ駆動パルス列の１つのパルスを発生させる毎に次の
パルスの発生タイミング（パルスレート）を整数演算に
より算出する演算部１ａを備える。また、設定部５はス
テッピングモータ２の駆動条件を設定し、演算部１ａは
設定された駆動条件に基づいてパルスレートを演算す
る。
る。これによって、この発明が限定されるものではな
い。図１は、この発明の実施例の構成を示すブロック図
であり、制御部１は１６ビットマイクロコンピュータか
ら構成され、ステッピングモータ２を駆動するためのモ
ータ駆動パルス列を発生し、駆動部３は制御部１からの
パルス列を受けてそのパルス列に対応してステッピング
モータ２の各巻線に電流を供給し、ステッピングモータ
２を駆動するようになっている。なお、制御部１は、モ
ータ駆動パルス列の１つのパルスを発生させる毎に次の
パルスの発生タイミング（パルスレート）を整数演算に
より算出する演算部１ａを備える。また、設定部５はス
テッピングモータ２の駆動条件を設定し、演算部１ａは
設定された駆動条件に基づいてパルスレートを演算す
る。
【００１２】そこで、この演算部１ａの演算機能につい
て次に説明する。但し、この実施例では、制御部１およ
び駆動部の演算最大桁数は３２ビットとする。図２は、
この実施例で制御されるステッピングモータ２の時間−
速度特性を示す。なお、図２では速度の代わりにそれに
比例する回転周波数（ステッピングモータ２に供給され
るパルスの周波数）で表わしている。
て次に説明する。但し、この実施例では、制御部１およ
び駆動部の演算最大桁数は３２ビットとする。図２は、
この実施例で制御されるステッピングモータ２の時間−
速度特性を示す。なお、図２では速度の代わりにそれに
比例する回転周波数（ステッピングモータ２に供給され
るパルスの周波数）で表わしている。
【００１３】まず、演算に際して、次のように定義す
る。基本クロックは１秒間にｆ回発生する。基本クロッ
クがＰｒ回発生する毎にモータ駆動パルスを発生させる
時、Ｐｒをパルスレートという。パルスレートＰｒによ
り発生するモータ駆動パルスの周波数（以下回転周波
数）をｆｒとすると以下の関係が成り立つ。 fr=f/Pr
る。基本クロックは１秒間にｆ回発生する。基本クロッ
クがＰｒ回発生する毎にモータ駆動パルスを発生させる
時、Ｐｒをパルスレートという。パルスレートＰｒによ
り発生するモータ駆動パルスの周波数（以下回転周波
数）をｆｒとすると以下の関係が成り立つ。 fr=f/Pr
【００１４】加減速動作時における、１回目のパルスを
第０パルス，ｎ回目のパルスを第（ｎ−１）パルスと呼
ぶ。第（ｎ−１）パルスが発生してから、第ｎパルスが
発生するまでのパルスレートをPr(n)とし、第ｎパルス
が発生した時刻ｔ（ｎ）の回転周波数をfr(n)とする。
加速時の全パルス数をＮとすると、パルスレートはPr
(o)からPr(N-1)まで変化する。
第０パルス，ｎ回目のパルスを第（ｎ−１）パルスと呼
ぶ。第（ｎ−１）パルスが発生してから、第ｎパルスが
発生するまでのパルスレートをPr(n)とし、第ｎパルス
が発生した時刻ｔ（ｎ）の回転周波数をfr(n)とする。
加速時の全パルス数をＮとすると、パルスレートはPr
(o)からPr(N-1)まで変化する。
【００１５】減速時は逆向きに、Pr(N-1)からPr(o)まで
変化することとし、加速時と同様の演算を行う。停止状
態から加速するときは、加速駆動の準備が済み次第、パ
ルスを１つ発生させ（初動パルス）、第０パルスまでの
パルスレートをPr(o)とする。駆動前に初期値として与
えられる、低速パルスレート（Ｌｐｒ）および高速パル
スレト（Ｈｐｒ）は、それぞれLpr＝Pr(o)およびHpr＝P
r(N-1)である。
変化することとし、加速時と同様の演算を行う。停止状
態から加速するときは、加速駆動の準備が済み次第、パ
ルスを１つ発生させ（初動パルス）、第０パルスまでの
パルスレートをPr(o)とする。駆動前に初期値として与
えられる、低速パルスレート（Ｌｐｒ）および高速パル
スレト（Ｈｐｒ）は、それぞれLpr＝Pr(o)およびHpr＝P
r(N-1)である。
【００１６】加速駆動を行うとき、与えられる定数は、 基本クロック f 低速パルスレート Lpr 高速パルスレート Hpr 加減速パルス数 N であり、 としたとき、次の関係が成立する。 周波数 fr(n)=a・t+Lf 但し、 a=(Hf-Lf)/T
【００１７】また、図２の斜線部分の面積がパルス数を
あらわすので、次の関係が成立する。 n=(Lf+fr(n))・t/2 N=(Lf+Hf)・T/2 これらの条件より、ｎとPr(n)の関係を求める。 Pr(n)2=N・Hpr2・Lpr2/｛(Lpr2-Hpr2)・n+N・Hpr2｝…… (1)
あらわすので、次の関係が成立する。 n=(Lf+fr(n))・t/2 N=(Lf+Hf)・T/2 これらの条件より、ｎとPr(n)の関係を求める。 Pr(n)2=N・Hpr2・Lpr2/｛(Lpr2-Hpr2)・n+N・Hpr2｝…… (1)
【００１８】実際の整数演算過程における桁数のオーバ
ーフローの防止と数値の丸めの影響を少なくさせるため
に、式(1)を次のように変形する。分子分母をN・Lprで
割る。 Pr(n)2=Hpr2/｛(1-(Hpr/Lpr)2)・(n/N) +(Hpr/Lpr)2｝…… (2) 定数c1,c2を用意し、分子分母にc12c22を掛ける。 Pr(n)2=cl2・c22・Hpr2/[｛c22-(c2・Hpr/Lpr)2｝・(c12・n/N) +(c1・c2・Hpr/Lpr)2]…… (3)
ーフローの防止と数値の丸めの影響を少なくさせるため
に、式(1)を次のように変形する。分子分母をN・Lprで
割る。 Pr(n)2=Hpr2/｛(1-(Hpr/Lpr)2)・(n/N) +(Hpr/Lpr)2｝…… (2) 定数c1,c2を用意し、分子分母にc12c22を掛ける。 Pr(n)2=cl2・c22・Hpr2/[｛c22-(c2・Hpr/Lpr)2｝・(c12・n/N) +(c1・c2・Hpr/Lpr)2]…… (3)
【００１９】次のように置き換える。 X=(c12・n)/N R=｛(c2・Hpr)/Lpr｝2 但し、小括弧（ ）内の演算は先に行う。これにより、 0＜R≦c22 （等号はＨｐｒ＝Ｌｐｒのとき成立） 0＜X＜c12 となって、範囲を制限できる。つまりc1,c2は丸めの影
響を少なくさせるための定数である。これを式(3)に当
てはめると、 Pr(n)2=c12・c22・Hpr2/｛(c22-R)・X+c12・R｝……（4) よって、 Pr(n)=(c1・c2・Hpr)√｛(c22-R)・X+c12・R｝ =C/ √(A・X+B) …… (5) 但し、 A=c22-R B=c12・R C=c1・c2・Hpr となる。
響を少なくさせるための定数である。これを式(3)に当
てはめると、 Pr(n)2=c12・c22・Hpr2/｛(c22-R)・X+c12・R｝……（4) よって、 Pr(n)=(c1・c2・Hpr)√｛(c22-R)・X+c12・R｝ =C/ √(A・X+B) …… (5) 但し、 A=c22-R B=c12・R C=c1・c2・Hpr となる。
【００２０】ここで、各演算過程において３２ビットを
オーバーフローしない、ｃ１，ｃ２を選択する。但し、
演算の高速化を図るため、２のべき数に限定する。 １≦Hpr≦Lpr≦FFFFh (=65535) が条件なので、 O≦X≦c12 A≦c22 B≦c12・c22 よって、 A・X+B＜2・(c12・c22) …… (6) C≦c1・c2・FFFFh …… (7)
オーバーフローしない、ｃ１，ｃ２を選択する。但し、
演算の高速化を図るため、２のべき数に限定する。 １≦Hpr≦Lpr≦FFFFh (=65535) が条件なので、 O≦X≦c12 A≦c22 B≦c12・c22 よって、 A・X+B＜2・(c12・c22) …… (6) C≦c1・c2・FFFFh …… (7)
【００２１】式(2),(3)および、２のべき数の条件よ
り、 c1・c2≦8000h (=32768) となる。丸めの影響を最小にするため、c1,c2はできる
だけ大きい方がよいので、 c1・c2=8000h とし、この実施例では、シミュレーションを重ねた結
果、 c1=20h (=32) c2=400h(=1024) を選択した。
り、 c1・c2≦8000h (=32768) となる。丸めの影響を最小にするため、c1,c2はできる
だけ大きい方がよいので、 c1・c2=8000h とし、この実施例では、シミュレーションを重ねた結
果、 c1=20h (=32) c2=400h(=1024) を選択した。
【００２２】次に、実際の演算手順を図３に示すフロー
チャートを用いて説明する。まず、次の駆動条件を設定
部５から読込む（ステップＳ１）。 加減速パルス数 N 低速パルスレート Lpr 高速パルスレート Hpr
チャートを用いて説明する。まず、次の駆動条件を設定
部５から読込む（ステップＳ１）。 加減速パルス数 N 低速パルスレート Lpr 高速パルスレート Hpr
【００２３】次に、次の定数Ａ，Ｂ，Ｃの準備を行う
（ステップＳ２）。 H=Hpr・400h R=(H/Lpr)2 A=100000h-R B=R・400h C=H・10h
（ステップＳ２）。 H=Hpr・400h R=(H/Lpr)2 A=100000h-R B=R・400h C=H・10h
【００２４】そして、パルス毎の演算を次のように行う
（ステップＳ３）。加速時には、 n=0 から (N-1) へイ
ンクリメントとし、減速時には、 n=(N-1) から０へデ
クリメントとするものとし、 X1(n)=(n・100h)/N X2(n)=A・X1(n)+B Sq(n)=√X2(n) Pr(n)=C/Sq(n) の演算を繰り返して、その都度演算されたパルスレート
Pr(n)でモータ駆動パルスを出力する（ステップＳ４，
Ｓ５）。
（ステップＳ３）。加速時には、 n=0 から (N-1) へイ
ンクリメントとし、減速時には、 n=(N-1) から０へデ
クリメントとするものとし、 X1(n)=(n・100h)/N X2(n)=A・X1(n)+B Sq(n)=√X2(n) Pr(n)=C/Sq(n) の演算を繰り返して、その都度演算されたパルスレート
Pr(n)でモータ駆動パルスを出力する（ステップＳ４，
Ｓ５）。
【００２５】このようにして、ステッピングモータ２
は、整数演算されたパルスレートで円滑に駆動される。
は、整数演算されたパルスレートで円滑に駆動される。
【００２６】
【発明の効果】この発明により、ステッピングモータの
パルスレートが、１つのパルスを発生される毎に精度よ
く演算されるので、大容量のメモリを要することなく、
ステッピングモータを円滑に駆動制御することができ
る。
パルスレートが、１つのパルスを発生される毎に精度よ
く演算されるので、大容量のメモリを要することなく、
ステッピングモータを円滑に駆動制御することができ
る。
【図１】この発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】実施例における時間−回転周波数特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３】実施例の動作を示すフローチャートである。
１ 制御部 １ａ 演算部 ２ ステッピングモータ ３ 駆動部 ４ 直流電源 ５ 設定部
Claims (1)
- 【請求項１】 ステッピングモータを駆動するためのパ
ルス列を発生する制御部と、制御部からのパルス列を受
けてステッピングモータを駆動する駆動部を備え、前記
制御部は、パルス列の１つのパルスを発生させる毎に次
のパルスの発生タイミングを整数演算により算出する演
算部を備えることを特徴とするステッピングモータ駆動
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6509097A JPH10262395A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | ステッピングモータの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6509097A JPH10262395A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | ステッピングモータの駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10262395A true JPH10262395A (ja) | 1998-09-29 |
Family
ID=13276894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6509097A Pending JPH10262395A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | ステッピングモータの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10262395A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008520983A (ja) * | 2004-11-24 | 2008-06-19 | リテフ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 動力学系の物理量を制御／調整する方法 |
-
1997
- 1997-03-18 JP JP6509097A patent/JPH10262395A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008520983A (ja) * | 2004-11-24 | 2008-06-19 | リテフ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 動力学系の物理量を制御／調整する方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20050721 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050726 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060214 |