JPH10337071A - モータの回転速度制御装置 - Google Patents
モータの回転速度制御装置Info
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- JPH10337071A JPH10337071A JP9143950A JP14395097A JPH10337071A JP H10337071 A JPH10337071 A JP H10337071A JP 9143950 A JP9143950 A JP 9143950A JP 14395097 A JP14395097 A JP 14395097A JP H10337071 A JPH10337071 A JP H10337071A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ制御装置の処理の増加は最小限に抑え
て回転周期成分を補正除去することを目的とする。 【解決手段】 位相比較器１によって回転角度検出セン
サ９からの検出信号と基準信号とを比較して位相誤差信
号を出力し、この位相誤差信号を偏差検出回路２によっ
て角度に比例した偏差信号に変換し、読出回路６によっ
てメモリ５から回転同期成分を補正する値を読出し、偏
差信号からメモリの値を減算器７で減算し、それに補償
回路３で位相補償などを行なって電流指令値をモータ駆
動回路４に出力し、モータ８を駆動する。
て回転周期成分を補正除去することを目的とする。 【解決手段】 位相比較器１によって回転角度検出セン
サ９からの検出信号と基準信号とを比較して位相誤差信
号を出力し、この位相誤差信号を偏差検出回路２によっ
て角度に比例した偏差信号に変換し、読出回路６によっ
てメモリ５から回転同期成分を補正する値を読出し、偏
差信号からメモリの値を減算器７で減算し、それに補償
回路３で位相補償などを行なって電流指令値をモータ駆
動回路４に出力し、モータ８を駆動する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はモータの回転速度
制御装置に関し、特に、精密加工機や精密検査装置など
のスピンドルを駆動するモータの回転速度制御装置に関
する。
制御装置に関し、特に、精密加工機や精密検査装置など
のスピンドルを駆動するモータの回転速度制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】高精度の回転速度が要求されるスピンド
ルの制御には従来よりＰＬＬ制御が用いられている。
ルの制御には従来よりＰＬＬ制御が用いられている。
【０００３】図７はそのようなＰＬＬの制御回路構成を
示すブロック図であり、図８は図７の各部の信号波形図
である。
示すブロック図であり、図８は図７の各部の信号波形図
である。
【０００４】図７において、モータ８の回転軸には１回
転内に等間隔角度で複数の角度検出信号を出力する回転
角度検出センサ９が取付けられている。この回転角度セ
ンサ９の出力信号ｂと基準信号ａとが位相比較器１に入
力され、位相比較器１は図８に示すように２つの入力信
号の位相差に応じた位相誤差信号ｃを出力する。この位
相誤差信号ｃの低周波成分はローパスフィルタ１５で取
出され、偏差信号ｄとして補償回路３に入力される。補
償回路３の出力信号ｅは電流指令値としてモータ駆動回
路４に入力され、このモータ駆動回路４の出力信号ｆで
モータ８を駆動することにより、スピンドルの回転はセ
ンサ出力ｂと基準信号ａの位相差が０になるように制御
される。実際は、位相差が０になると電流も０になるの
で、機械損に応じたモータのトルクを発生する位相差を
保つように制御される。
転内に等間隔角度で複数の角度検出信号を出力する回転
角度検出センサ９が取付けられている。この回転角度セ
ンサ９の出力信号ｂと基準信号ａとが位相比較器１に入
力され、位相比較器１は図８に示すように２つの入力信
号の位相差に応じた位相誤差信号ｃを出力する。この位
相誤差信号ｃの低周波成分はローパスフィルタ１５で取
出され、偏差信号ｄとして補償回路３に入力される。補
償回路３の出力信号ｅは電流指令値としてモータ駆動回
路４に入力され、このモータ駆動回路４の出力信号ｆで
モータ８を駆動することにより、スピンドルの回転はセ
ンサ出力ｂと基準信号ａの位相差が０になるように制御
される。実際は、位相差が０になると電流も０になるの
で、機械損に応じたモータのトルクを発生する位相差を
保つように制御される。
【０００５】位相差が基準信号の１周期以内であれば、
スピンドルは基準信号周波数を１回転中に出力される回
転角度検出センサ９の検出信号数で割った回転数で回転
する。また、その回転周期の変動は、基準信号の±１周
期以内になる。したがって、摩擦などの回転に対する抵
抗がほぼ０になる静圧気体軸受支持のスピンドルとブラ
シレスＡＣサーボモータと非接触の回転角度検出センサ
９の組合せで、水晶発振器などを利用して周波数精度と
安定度の高い基準信号を作り、ＰＬＬ制御を使用すれ
ば、位相差が一定値に近づくほどモータ電流，すなわち
トルクの変動が小さくなるので回転数の変動も小さくな
り、高精度な回転数制御が可能となる。
スピンドルは基準信号周波数を１回転中に出力される回
転角度検出センサ９の検出信号数で割った回転数で回転
する。また、その回転周期の変動は、基準信号の±１周
期以内になる。したがって、摩擦などの回転に対する抵
抗がほぼ０になる静圧気体軸受支持のスピンドルとブラ
シレスＡＣサーボモータと非接触の回転角度検出センサ
９の組合せで、水晶発振器などを利用して周波数精度と
安定度の高い基準信号を作り、ＰＬＬ制御を使用すれ
ば、位相差が一定値に近づくほどモータ電流，すなわち
トルクの変動が小さくなるので回転数の変動も小さくな
り、高精度な回転数制御が可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図７に示した回転角度
検出センサ９としては、従来より光学式ロータリエンコ
ーダが使用されており、このような光学式ロータリエン
コーダを静圧気体軸受スピンドルと組合せた例について
以下に説明する。静圧気体軸受の軸と固定部が非接触と
いう特徴を生かすために、図７のモータ８はブラシレス
ＡＣサーボモータが使用される。
検出センサ９としては、従来より光学式ロータリエンコ
ーダが使用されており、このような光学式ロータリエン
コーダを静圧気体軸受スピンドルと組合せた例について
以下に説明する。静圧気体軸受の軸と固定部が非接触と
いう特徴を生かすために、図７のモータ８はブラシレス
ＡＣサーボモータが使用される。
【０００７】ロータリエンコーダは、図９に示すように
ボス付き目盛ディスク９１と走査ユニット９２とに分離
された構成のものが使用される。通常軸とボス付き目盛
ディスク９１は、隙間ばめでセットボルトなどで固定さ
れるので、目盛ディスク９１の放射線状の目盛格子９３
の中心と軸の回転中心が一致しない。したがって、図９
に示すように目盛ディスク９１は偏芯して回転するた
め、走査ユニット９２から見た目盛格子９３の間隔が変
化し、出力される信号の周期も変動する。これに伴い、
基準信号との位相差も変動し、またこの変動の符号と大
きさは回転角度に依存するので、回転同期成分として偏
差信号に図８ｄのように現れる。
ボス付き目盛ディスク９１と走査ユニット９２とに分離
された構成のものが使用される。通常軸とボス付き目盛
ディスク９１は、隙間ばめでセットボルトなどで固定さ
れるので、目盛ディスク９１の放射線状の目盛格子９３
の中心と軸の回転中心が一致しない。したがって、図９
に示すように目盛ディスク９１は偏芯して回転するた
め、走査ユニット９２から見た目盛格子９３の間隔が変
化し、出力される信号の周期も変動する。これに伴い、
基準信号との位相差も変動し、またこの変動の符号と大
きさは回転角度に依存するので、回転同期成分として偏
差信号に図８ｄのように現れる。
【０００８】したがって、たとえスピンドルが一定の角
速度で回転していても、偏差信号に回転同期成分が現れ
て制御系はこれを打消そうと制御するので、電流指令値
とモータ電流にも図８ｅのように回転同期成分が現れて
１回転中の角速度が変動する。この角速度の変動は従来
の要求精度に対しては十分小さく、特に問題になること
はなかったが、最近の精密加工機や精密検査装置などで
は、改善が必要になってきた。
速度で回転していても、偏差信号に回転同期成分が現れ
て制御系はこれを打消そうと制御するので、電流指令値
とモータ電流にも図８ｅのように回転同期成分が現れて
１回転中の角速度が変動する。この角速度の変動は従来
の要求精度に対しては十分小さく、特に問題になること
はなかったが、最近の精密加工機や精密検査装置などで
は、改善が必要になってきた。
【０００９】仮に、目盛ディスクの偏芯が０で、かつ角
速度が一定で回転していれば、位相差は一定になるの
で、偏差信号と電流指令値も一定値となり、モータ電流
にも回転同期成分が現れないため、角速度の変動はなく
なるはずである。したがって、偏差信号に現れる回転同
期成分を補正し除去することによって、さらに高精度の
回転数制御が可能になると考えられる。
速度が一定で回転していれば、位相差は一定になるの
で、偏差信号と電流指令値も一定値となり、モータ電流
にも回転同期成分が現れないため、角速度の変動はなく
なるはずである。したがって、偏差信号に現れる回転同
期成分を補正し除去することによって、さらに高精度の
回転数制御が可能になると考えられる。
【００１０】また、従来では、位相比較器１の出力信号
をローパスフィルタ１５を通して偏差信号を得ている
が、ローパスフィルタ１５は周波数に対する位相特性が
一定ではないので、回転数によって出力の原点信号に対
する位相が変化してしまう。したがって、偏差信号に対
して回転角度によって決まる補正値を加えて回転同期成
分を除去しようとした場合、回転数による偏差信号の位
相変化を考慮して補正値を操作した後に加えるか、ある
いは回転角度と回転数によって決まる補正値をすべて持
つ必要がある。前者は、位相を操作する処理が余分に必
要になり、後者は使用する回転数全部をカバーしようと
すると巨大な補正値テーブルが必要になる。
をローパスフィルタ１５を通して偏差信号を得ている
が、ローパスフィルタ１５は周波数に対する位相特性が
一定ではないので、回転数によって出力の原点信号に対
する位相が変化してしまう。したがって、偏差信号に対
して回転角度によって決まる補正値を加えて回転同期成
分を除去しようとした場合、回転数による偏差信号の位
相変化を考慮して補正値を操作した後に加えるか、ある
いは回転角度と回転数によって決まる補正値をすべて持
つ必要がある。前者は、位相を操作する処理が余分に必
要になり、後者は使用する回転数全部をカバーしようと
すると巨大な補正値テーブルが必要になる。
【００１１】それゆえに、この発明の主たる目的は、モ
ータ制御装置の処理の増加は、最小限に抑えて、回転周
期成分を補正除去することで高精度な回転制御ができる
ようなモータの回転速度制御装置を提供することであ
る。
ータ制御装置の処理の増加は、最小限に抑えて、回転周
期成分を補正除去することで高精度な回転制御ができる
ようなモータの回転速度制御装置を提供することであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
モータの回転数を一定に制御するモータの回転速度制御
装置において、モータが１回転する毎に複数個の検出信
号を等角度間隔で出力する回転角度検出手段と、回転角
度検出手段から出力された検出信号と基準信号との位相
を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較手段と、位
相比較手段から出力された位相誤差信号を角度に比例し
た値に変換する偏差検出手段と、回転角度検出手段の偏
芯成分の補正値を回転角度に対応した番地に格納する記
憶手段と、記憶手段に格納されたデータを回転角度に対
応した番地から読出し、補正値として出力する読出手段
と、読出された補正値により偏差検出手段の出力に補正
を加える偏差信号補正手段と、偏差信号補正手段の出力
に制御上の安定を増すために位相補償を加える補償手段
と、補償手段の出力に基づいてモータの電流を制御する
駆動手段とを備えて構成される。
モータの回転数を一定に制御するモータの回転速度制御
装置において、モータが１回転する毎に複数個の検出信
号を等角度間隔で出力する回転角度検出手段と、回転角
度検出手段から出力された検出信号と基準信号との位相
を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較手段と、位
相比較手段から出力された位相誤差信号を角度に比例し
た値に変換する偏差検出手段と、回転角度検出手段の偏
芯成分の補正値を回転角度に対応した番地に格納する記
憶手段と、記憶手段に格納されたデータを回転角度に対
応した番地から読出し、補正値として出力する読出手段
と、読出された補正値により偏差検出手段の出力に補正
を加える偏差信号補正手段と、偏差信号補正手段の出力
に制御上の安定を増すために位相補償を加える補償手段
と、補償手段の出力に基づいてモータの電流を制御する
駆動手段とを備えて構成される。
【００１３】請求項２に係る発明では、請求項１の偏差
信号補正手段は、偏差検出手段の出力信号から記憶手段
の値を減算する減算手段を含む。
信号補正手段は、偏差検出手段の出力信号から記憶手段
の値を減算する減算手段を含む。
【００１４】請求項３に係る発明では、請求項１または
２の偏差検出手段は、位相比較手段出力の位相誤差信号
のパルス幅を測定した結果を、基準信号周期を測定した
結果で割算した結果を絶対値とし、位相誤差信号に含ま
れる位相の進み遅れの情報に応じた符号を付けて偏差信
号として出力する。
２の偏差検出手段は、位相比較手段出力の位相誤差信号
のパルス幅を測定した結果を、基準信号周期を測定した
結果で割算した結果を絶対値とし、位相誤差信号に含ま
れる位相の進み遅れの情報に応じた符号を付けて偏差信
号として出力する。
【００１５】請求項４に係る発明では、請求項１ないし
３のいずれかの記憶手段に記憶する偏芯成分補正値は、
補正しないときの偏差信号を近似できる周期関数の振
幅，位相，オフセットなどのパラメータを変更して、補
償手段の出力振幅が最小となるように決定される。
３のいずれかの記憶手段に記憶する偏芯成分補正値は、
補正しないときの偏差信号を近似できる周期関数の振
幅，位相，オフセットなどのパラメータを変更して、補
償手段の出力振幅が最小となるように決定される。
【００１６】請求項５に係る発明は、モータの回転数を
一定に制御するモータの回転速度制御装置において、モ
ータが１回転する毎に複数個の検出信号を等角度間隔で
出力する回転角度検出手段と、回転角度検出手段から出
力された検出信号と基準信号との位相を比較し、位相誤
差信号を出力する位相比較手段と、位相比較手段から出
力される位相誤差信号のパルス幅を位相の進み遅れに応
じた符号付きで測定する位相測定カウンタと、基準信号
の周期を測定する周期カウンタと、回転角度検出手段の
出力に基づいて回転角度を測定する回転角度カウンタ
と、測定された位相と回転角度とに基づいてモータの回
転速度を制御するための演算をする演算制御手段と、そ
の演算出力に基づいてモータを駆動する駆動手段とを備
えて構成される。
一定に制御するモータの回転速度制御装置において、モ
ータが１回転する毎に複数個の検出信号を等角度間隔で
出力する回転角度検出手段と、回転角度検出手段から出
力された検出信号と基準信号との位相を比較し、位相誤
差信号を出力する位相比較手段と、位相比較手段から出
力される位相誤差信号のパルス幅を位相の進み遅れに応
じた符号付きで測定する位相測定カウンタと、基準信号
の周期を測定する周期カウンタと、回転角度検出手段の
出力に基づいて回転角度を測定する回転角度カウンタ
と、測定された位相と回転角度とに基づいてモータの回
転速度を制御するための演算をする演算制御手段と、そ
の演算出力に基づいてモータを駆動する駆動手段とを備
えて構成される。
【００１７】請求項６に係る発明では、さらに回転角度
検出手段で測定された回転角度に対応した番地に偏芯成
分補正値を格納する記憶手段を含み、請求項５に係る演
算制御手段は、位相測定カウンタから出力された位相測
定値を周期カウンタで測定された基準信号の周期測定値
で割算した偏差信号から、測定された回転角度測定値に
応じた補正値を減算し、その結果に対して位相補償演算
を行なう。
検出手段で測定された回転角度に対応した番地に偏芯成
分補正値を格納する記憶手段を含み、請求項５に係る演
算制御手段は、位相測定カウンタから出力された位相測
定値を周期カウンタで測定された基準信号の周期測定値
で割算した偏差信号から、測定された回転角度測定値に
応じた補正値を減算し、その結果に対して位相補償演算
を行なう。
【００１８】請求項７に係る発明では、請求項６の演算
制御手段は、記憶されている回転角度検出手段の偏芯成
分の補正値の最適値を、偏差信号を近似できる周期関数
と振幅，位相，オフセットのパラメータの変更範囲を入
力することによって、１回転中の位相補償演算の出力の
最大値と最小値の差が最小となるパラメータを自動的に
探し出すソフトウェアを含む。
制御手段は、記憶されている回転角度検出手段の偏芯成
分の補正値の最適値を、偏差信号を近似できる周期関数
と振幅，位相，オフセットのパラメータの変更範囲を入
力することによって、１回転中の位相補償演算の出力の
最大値と最小値の差が最小となるパラメータを自動的に
探し出すソフトウェアを含む。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態の構
成を示すブロック図である。この図１に示したモータの
回転速度制御装置は、前述の図７の従来例と同様にし
て、位相比較器１と補償回路３とモータ駆動回路４とモ
ータ８と回転角度検出センサ９とを含み、さらに偏差検
出回路２とメモリ５と読出回路６と減算器７とを備えて
構成される。回転角度検出センサ９は原点信号付きの回
転角度検出信号を出力し、位相比較器１と読出回路６と
に与える。位相比較器１は回転角度検出センサ９からの
センサ出力信号と基準信号とを比較して位相誤差信号を
偏差検出回路２に与える。偏差検出回路２は位相誤差信
号を角度に比例した偏差信号に変換するものであり、そ
の偏差信号を減算器７に与える。メモリ５は回転同期成
分を補正するテーブルを予め記憶しており、読出回路６
は回転角度検出センサ９のセンサ出力信号に基づいて、
回転位置に応じた値をメモリ５から読出す。減算器７は
偏差検出回路２から出力された偏差信号から読出回路６
によって読出されたメモリデータを減算し、その減算出
力を補償回路３に与える。補償回路３は減算器７の出力
に位相補償などを施して電流指令値をモータ駆動回路４
に出力する。モータ駆動回路４は電流指令値に応じてモ
ータ８を駆動する。
成を示すブロック図である。この図１に示したモータの
回転速度制御装置は、前述の図７の従来例と同様にし
て、位相比較器１と補償回路３とモータ駆動回路４とモ
ータ８と回転角度検出センサ９とを含み、さらに偏差検
出回路２とメモリ５と読出回路６と減算器７とを備えて
構成される。回転角度検出センサ９は原点信号付きの回
転角度検出信号を出力し、位相比較器１と読出回路６と
に与える。位相比較器１は回転角度検出センサ９からの
センサ出力信号と基準信号とを比較して位相誤差信号を
偏差検出回路２に与える。偏差検出回路２は位相誤差信
号を角度に比例した偏差信号に変換するものであり、そ
の偏差信号を減算器７に与える。メモリ５は回転同期成
分を補正するテーブルを予め記憶しており、読出回路６
は回転角度検出センサ９のセンサ出力信号に基づいて、
回転位置に応じた値をメモリ５から読出す。減算器７は
偏差検出回路２から出力された偏差信号から読出回路６
によって読出されたメモリデータを減算し、その減算出
力を補償回路３に与える。補償回路３は減算器７の出力
に位相補償などを施して電流指令値をモータ駆動回路４
に出力する。モータ駆動回路４は電流指令値に応じてモ
ータ８を駆動する。
【００２０】図２は図１の各部の波形図である。次に、
図２を参照しながら図１での具体的な動作について説明
する。位相比較器１は角度検出信号ｂと矩形波で入力さ
れる基準信号ａとの位相差を両信号の立上がりエッジ間
の時間に等しい幅のパルスで出力する。このパルス幅
は、回転数が一定であれば位相差の角度に比例するが、
回転数すなわち基準信号周期が変化すれば、位相差角度
が同じでもパルス幅も比例して変化する。そこで、偏差
検出回路２は位相誤差信号ｃのパルス幅を基準信号の周
期で割算することにより、回転数に影響されることなく
位相差の角度に比例した偏差信号を出力できる。
図２を参照しながら図１での具体的な動作について説明
する。位相比較器１は角度検出信号ｂと矩形波で入力さ
れる基準信号ａとの位相差を両信号の立上がりエッジ間
の時間に等しい幅のパルスで出力する。このパルス幅
は、回転数が一定であれば位相差の角度に比例するが、
回転数すなわち基準信号周期が変化すれば、位相差角度
が同じでもパルス幅も比例して変化する。そこで、偏差
検出回路２は位相誤差信号ｃのパルス幅を基準信号の周
期で割算することにより、回転数に影響されることなく
位相差の角度に比例した偏差信号を出力できる。
【００２１】なお、偏差信号の符号は位相誤差信号に含
まれる基準信号に対する角度検出信号の位相の進み遅れ
情報に応じて付けられる。
まれる基準信号に対する角度検出信号の位相の進み遅れ
情報に応じて付けられる。
【００２２】メモリ５には、回転同期成分から推定した
補正テーブルの値が回転位置に応じた番地に格納されて
いる。読出回路６は回転角度検出センサ９の原点信号を
基準に角度検出信号ｂの出力数を計数することにより回
転角度を検出し、メモリ５のそれに対応した番地のデー
タを読出し、回転角度に対応した補正値ｇを出力する。
その補正値ｇを減算器７で偏差信号ｄから減算すること
により、回転同期成分を補正して除去できる。したがっ
て、モータ８に流れる電流に回転同期成分がなくなるの
で、１回転中の角速度の変動が小さくなり、より高精度
な回転速度制御を実現できる。
補正テーブルの値が回転位置に応じた番地に格納されて
いる。読出回路６は回転角度検出センサ９の原点信号を
基準に角度検出信号ｂの出力数を計数することにより回
転角度を検出し、メモリ５のそれに対応した番地のデー
タを読出し、回転角度に対応した補正値ｇを出力する。
その補正値ｇを減算器７で偏差信号ｄから減算すること
により、回転同期成分を補正して除去できる。したがっ
て、モータ８に流れる電流に回転同期成分がなくなるの
で、１回転中の角速度の変動が小さくなり、より高精度
な回転速度制御を実現できる。
【００２３】メモリ５に記憶される補正テーブルは、補
正しない状態で現れる回転同期成分を周期関数で近似
し、その振幅，オフセット，位相などを変えてテーブル
を作り、補正した状態での電流指令値の回転同期成分が
最小となるものを選ぶのが好ましい。これは、補正しな
い状態での回転同期成分を近似したものをそのまま補正
テーブルとすると、制御ループ内の他の要素の影響で、
振幅，オフセット，位相などが純粋な偏芯成分によるも
のと変化している可能性があるので、必ずしも最適値と
はならないからである。他の補正テーブルの作成方法と
しては、組み込んだ状態での回転角度検出センサ９の精
度を測定して決定するなどの方法が考えられる。
正しない状態で現れる回転同期成分を周期関数で近似
し、その振幅，オフセット，位相などを変えてテーブル
を作り、補正した状態での電流指令値の回転同期成分が
最小となるものを選ぶのが好ましい。これは、補正しな
い状態での回転同期成分を近似したものをそのまま補正
テーブルとすると、制御ループ内の他の要素の影響で、
振幅，オフセット，位相などが純粋な偏芯成分によるも
のと変化している可能性があるので、必ずしも最適値と
はならないからである。他の補正テーブルの作成方法と
しては、組み込んだ状態での回転角度検出センサ９の精
度を測定して決定するなどの方法が考えられる。
【００２４】図３はこの発明の他の実施形態を示すブロ
ック図である。図３において、図１と同様にして位相比
較器１とモータ駆動回路４とモータ８と回転角度検出セ
ンサ９とが設けられ、さらにこの実施形態の特徴として
位相差カウンタ１０と回転角度カウンタ１１と基準信号
周期カウンタ１２とコンピュータ１３とＤＡコンバータ
１４とが設けられる。位相差カウンタ１０は位相比較器
１から出力される位相誤差信号のパルス幅を測定する。
回転角度カウンタ１１は回転角度検出センサ９の出力を
測定して回転位置を検出する。基準信号周期カウンタ１
２は基準信号の周期を測定する。各カウンタ１０〜１２
の出力はコンピュータ１３に入力される。コンピュータ
１３は各カウンタの出力を演算して電流指令値をＤＡコ
ンバータ１４に出力する。ＤＡコンバータ１４は電流指
令値をアナログ信号に変換してモータ駆動回路４に供給
し、モータ駆動回路４はたとえば３相ブラシレスのＡＣ
サーボモータ８を駆動する。
ック図である。図３において、図１と同様にして位相比
較器１とモータ駆動回路４とモータ８と回転角度検出セ
ンサ９とが設けられ、さらにこの実施形態の特徴として
位相差カウンタ１０と回転角度カウンタ１１と基準信号
周期カウンタ１２とコンピュータ１３とＤＡコンバータ
１４とが設けられる。位相差カウンタ１０は位相比較器
１から出力される位相誤差信号のパルス幅を測定する。
回転角度カウンタ１１は回転角度検出センサ９の出力を
測定して回転位置を検出する。基準信号周期カウンタ１
２は基準信号の周期を測定する。各カウンタ１０〜１２
の出力はコンピュータ１３に入力される。コンピュータ
１３は各カウンタの出力を演算して電流指令値をＤＡコ
ンバータ１４に出力する。ＤＡコンバータ１４は電流指
令値をアナログ信号に変換してモータ駆動回路４に供給
し、モータ駆動回路４はたとえば３相ブラシレスのＡＣ
サーボモータ８を駆動する。
【００２５】次に、この発明の他の実施形態の動作につ
いて説明する。位相比較器１は回転角度検出センサ９か
らの出力信号と基準信号の立上がりエッジ間の時間に等
しい幅のパルスを位相誤差信号として出力する。位相誤
差信号の符号は、回転角度検出センサ９の出力信号が基
準信号よりも位相が進んでいると−となり、遅れていた
ら＋となる。
いて説明する。位相比較器１は回転角度検出センサ９か
らの出力信号と基準信号の立上がりエッジ間の時間に等
しい幅のパルスを位相誤差信号として出力する。位相誤
差信号の符号は、回転角度検出センサ９の出力信号が基
準信号よりも位相が進んでいると−となり、遅れていた
ら＋となる。
【００２６】位相差カウンタ１０は位相誤差信号のパル
ス幅を、基準信号周期カウンタ１２は基準信号周期を、
基準信号周波数より十分高い周波数のクロック信号を使
用して測定する。なお、位相差カウンタ１０は位相誤差
信号が＋パルスであれば正数，−パルスであれば負の数
として出力する。
ス幅を、基準信号周期カウンタ１２は基準信号周期を、
基準信号周波数より十分高い周波数のクロック信号を使
用して測定する。なお、位相差カウンタ１０は位相誤差
信号が＋パルスであれば正数，−パルスであれば負の数
として出力する。
【００２７】図４は図３に示したコンピュータ１３の内
部で行なわれる処理の流れを示す図である。コンピュー
タ１３の内部では、予め内部メモリに偏心補正テーブル
１３１を格納しており、回転中は一定時間間隔で、位相
誤差信号のカウント値を基準信号周期カウント値で割算
した結果を偏差信号とし、同時に回転角度カウンタ１１
からの回転位置に対応する補正テーブル値を偏芯補正テ
ーブル１３１から読出し、偏差信号からその補正テーブ
ルを減算し、その減算結果に対して位相補償演算を行な
ってＤＡコンバータ１４に出力する。
部で行なわれる処理の流れを示す図である。コンピュー
タ１３の内部では、予め内部メモリに偏心補正テーブル
１３１を格納しており、回転中は一定時間間隔で、位相
誤差信号のカウント値を基準信号周期カウント値で割算
した結果を偏差信号とし、同時に回転角度カウンタ１１
からの回転位置に対応する補正テーブル値を偏芯補正テ
ーブル１３１から読出し、偏差信号からその補正テーブ
ルを減算し、その減算結果に対して位相補償演算を行な
ってＤＡコンバータ１４に出力する。
【００２８】図４に示した偏芯補正テーブル１３１は補
正なしの状態での偏差信号から回転同期成分が正弦波で
近似できると判断して、正弦波の振幅とオフセットと位
相を変えた複数のテーブルを用意し、補正した状態での
電流指令値の回転同期成分が最小となるテーブルを選ん
だ。
正なしの状態での偏差信号から回転同期成分が正弦波で
近似できると判断して、正弦波の振幅とオフセットと位
相を変えた複数のテーブルを用意し、補正した状態での
電流指令値の回転同期成分が最小となるテーブルを選ん
だ。
【００２９】図５および図６は電流指令値ｅとモータ電
流ｆとの波形を示す図であり、特に図５は補正ありの状
態を示し、図６は補正なしの状態を示す。
流ｆとの波形を示す図であり、特に図５は補正ありの状
態を示し、図６は補正なしの状態を示す。
【００３０】モータ電流ｆはリニア駆動のため、回転周
波数にモータの磁極数をかけた周波数の正弦波状の電流
が流れる。図６に示した補正なしの状態では、電流指令
値ｅは回転周波数の正弦波になり、モータ電流ｆは回転
同期成分が重畳されていることが明らかである。これに
対して図５の補正を加えた状態では、正弦波状の回転同
期成分がほとんどなくなり、補正の効果が明らかであ
る。
波数にモータの磁極数をかけた周波数の正弦波状の電流
が流れる。図６に示した補正なしの状態では、電流指令
値ｅは回転周波数の正弦波になり、モータ電流ｆは回転
同期成分が重畳されていることが明らかである。これに
対して図５の補正を加えた状態では、正弦波状の回転同
期成分がほとんどなくなり、補正の効果が明らかであ
る。
【００３１】また、偏差検出，補正テーブル，減算器，
位相補償をコンピュータを使用してソフトウェアで行な
うことによって、補正テーブルの作成も使用者がパラメ
ータを逐次変更しながら入力して決定するものではな
く、ソフトウェアで自動的に行なうことも、たとえば以
下に示す方法によって可能になる。まず、近似周期関数
とパラメータの変更範囲と変化幅を最初に入力する。そ
の後は、ソフトウェアによって１回転以上の周期でパラ
メータを自動的に変更し、そのときの電流指令値となる
位相補償演算結果の１回転毎の最大値と最小値を検出し
て振幅を求める。パラメータの全変更範囲内で、電流指
令値の振幅を測定する。測定毎にその振幅がより小さく
なるパラメータを残していくことで、補正テーブルの最
適値を得ることができる。または、全測定終了後に振幅
を最小にするパラメータを見つけるようにしてもよい。
位相補償をコンピュータを使用してソフトウェアで行な
うことによって、補正テーブルの作成も使用者がパラメ
ータを逐次変更しながら入力して決定するものではな
く、ソフトウェアで自動的に行なうことも、たとえば以
下に示す方法によって可能になる。まず、近似周期関数
とパラメータの変更範囲と変化幅を最初に入力する。そ
の後は、ソフトウェアによって１回転以上の周期でパラ
メータを自動的に変更し、そのときの電流指令値となる
位相補償演算結果の１回転毎の最大値と最小値を検出し
て振幅を求める。パラメータの全変更範囲内で、電流指
令値の振幅を測定する。測定毎にその振幅がより小さく
なるパラメータを残していくことで、補正テーブルの最
適値を得ることができる。または、全測定終了後に振幅
を最小にするパラメータを見つけるようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、回転角度検出
出力の偏芯成分の補正値を予め記憶しておき、回転角に
対応して補正値を読出し、その補正値により偏差検出出
力に補正を加えるようにしたので、比較的簡単な構成で
複雑な補正処理を要することなくモータの回転数を制御
できる。
出力の偏芯成分の補正値を予め記憶しておき、回転角に
対応して補正値を読出し、その補正値により偏差検出出
力に補正を加えるようにしたので、比較的簡単な構成で
複雑な補正処理を要することなくモータの回転数を制御
できる。
【００３３】請求項５に係る発明では、位相誤差信号の
パルス幅と基準信号の周期と回転角度をそれぞれカウン
タで測定し、演算制御手段によりモータの回転速度を演
算してモータを駆動するようにしたので、正弦波状の回
転同期成分をほとんどなくすことができ、補正の効果を
高めることができる。
パルス幅と基準信号の周期と回転角度をそれぞれカウン
タで測定し、演算制御手段によりモータの回転速度を演
算してモータを駆動するようにしたので、正弦波状の回
転同期成分をほとんどなくすことができ、補正の効果を
高めることができる。
【図１】この発明の一実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】図１の各部の波形図である。
【図３】この発明の他の実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図４】図３に示したコンピュータ内部で行なわれる処
理の流れを示す図である。
理の流れを示す図である。
【図５】補正をしたときの電流指令値とモータ電流の波
形を示す図である。
形を示す図である。
【図６】補正なしの電流指令値とモータ電流の波形を示
す図である。
す図である。
【図７】従来のモータ回転速度制御装置の概略ブロック
図である。
図である。
【図８】図７に示した各部の波形図である。
【図９】ロータリエンコーダに含まれる目盛ディスクと
目盛格子を説明するための図である。
目盛格子を説明するための図である。
１ 位相比較器 ２ 偏差検出回路 ３ 補償回路 ４ モータ駆動回路 ５ メモリ ６ 読出回路 ７ 減算器 ８ モータ ９ 回転角度検出センサ １０ 位相差カウンタ １１ 回転角度カウンタ １２ 基準信号周期カウンタ １３ コンピュータ １４ ＤＡコンバータ
Claims (7)
- 【請求項１】 モータの回転数を一定に制御するモータ
の回転速度制御装置において、 前記モータが１回転する毎に複数個の検出信号を等角度
間隔で出力する回転角度検出手段と、 前記回転角度検出手段から出力された検出信号と基準信
号との位相を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較
手段と、 前記位相比較手段から出力された位相誤差信号を角度に
比例した値に変換する偏差検出手段と、 前記回転角度検出手段の偏芯成分の補正値を回転角度に
対応した番地に格納する記憶手段と、 前記記憶手段に格納されたデータを回転角度に対応した
番地から読出し、補正値として出力する読出手段と、 前記読出手段によって読出された補正値により前記偏差
検出手段の出力に補正を加える偏差信号補正手段と、 前記偏差信号補正手段の出力に制御信号の安定を増すた
めに位相補償を加える補償手段と、 前記補償手段の出力に基づいて、前記モータの電流を制
御する駆動手段とを備えた、モータの回転速度制御装
置。 - 【請求項２】 前記偏差信号補正手段は、前記偏差検出
手段の出力信号より前記記憶手段から読出された値を減
算する減算手段を含む、請求項１のモータの回転速度制
御装置。 - 【請求項３】 前記偏差検出手段は、前記位相比較手段
出力の位相誤差信号のパルス幅を測定した結果を、前記
基準信号周期を測定した結果で割算した結果を絶対値と
し、前記位相誤差信号に含まれる位相の進み遅れの情報
に応じた符号を付けて偏差信号として出力することを特
徴とする、請求項１または２に記載のモータの回転速度
制御装置。 - 【請求項４】 前記記憶手段に格納する偏芯成分補正値
は、補正しないときの偏差信号を近似できる周期関数の
振幅，位相，オフセットなどのパラメータを変更して、
前記補償手段の出力振幅が最小となるように決定される
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のモ
ータの回転速度制御装置。 - 【請求項５】 モータの回転数を一定に制御するモータ
の回転速度制御装置において、 前記モータが１回転する毎に複数個の検出信号を等角度
間隔で出力する回転角度検出手段と、 前記回転角度検出手段から出力された検出信号と基準信
号との位相を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較
手段と、 前記位相比較手段から出力される位相誤差信号のパルス
幅を位相の進み遅れに応じた符号付きで測定する位相測
定カウンタと、 前記基準信号の周期を測定する周期カウンタと、 前記回転角度検出手段の出力に基づいて回転角度を測定
する回転角度カウンタと、 前記位相測定カウンタで測定された位相と、前記周期カ
ウンタで測定された周期と、前記回転角度カウンタで測
定された回転角度とに基づいて、前記モータの回転速度
を制御するための演算を行なう演算制御手段と、 前記演算制御手段の出力に基づいて前記モータの回転速
度を制御する駆動手段とを備えた、モータの回転速度制
御装置。 - 【請求項６】 さらに、前記回転角度検出手段で測定さ
れた回転角度に対応した番地に偏芯成分補正値を格納す
る記憶手段を含み、 前記演算制御手段は、前記位相測定カウンタから出力さ
れた位相測定値を前記周期カウンタで測定された基準信
号の周期測定値で割算した偏差信号から、前記回転角度
カウンタで測定された回転角度測定値に応じた前記回転
角度検出手段の補正値を減算し、その結果に対して位相
補償演算を行なうことを特徴とする、請求項５に記載の
モータの回転速度制御装置。 - 【請求項７】 前記演算制御手段は、前記記憶手段に記
憶されている前記回転角度検出手段の偏芯成分の補正値
の最適値を、偏差信号を近似できる周期関数と振幅，位
相，オフセットのパラメータの変更範囲を入力すること
によって、１回転中の位相補償演算の出力の最大値と最
小値の差が最小となるパラメータを自動的に探し出すソ
フトウェアを含むことを特徴とする、請求項６のモータ
の回転速度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14395097A JP3683071B2 (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | モータの回転速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14395097A JP3683071B2 (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | モータの回転速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10337071A true JPH10337071A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3683071B2 JP3683071B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=15350829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14395097A Expired - Lifetime JP3683071B2 (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | モータの回転速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3683071B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005160276A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-16 | Ntn Corp | モータの回転速度制御装置およびスピンドル装置 |
-
1997
- 1997-06-02 JP JP14395097A patent/JP3683071B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005160276A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-16 | Ntn Corp | モータの回転速度制御装置およびスピンドル装置 |
| JP4518783B2 (ja) * | 2003-11-28 | 2010-08-04 | Ｎｔｎ株式会社 | スピンドル装置におけるモータの回転速度制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3683071B2 (ja) | 2005-08-17 |
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