JPH11113279A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】モータ部の瞬時的な速度変化を検出可能にして
応答性を高くしながらも速度の異常値による影響が少な
いモータ制御装置を提供する。 【解決手段】モータ部２の駆動中の速度である検出速度
を検出速度演算部１１で求めるとともに指令速度作成部
１２から与えられる指令速度との差を求める。この差が
小さくなるように演算制御部１０から駆動部６に指令値
を与える。ここで、指令値変化量制限部１４は、検出速
度と指令速度との差の変化量が規定の制限値未満であれ
ば演算制御部１０の出力値を指令値とし、前記差の変化
量が制限値以上になるときには制限値を指令値とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータを用いて負
荷を駆動するにあたり、負荷の位置や速度に応じてモー
タの動作を制御する装置であって、とくにモータを用い
てカーテンを開閉する電動カーテンの制御に適したモー
タ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、モータを用いてカーテンを開
閉する電動カーテンが知られている。この種の電動カー
テンで用いるモータには、カーテンを案内するレールを
モータハウジングと兼用したリニアモータがある。とこ
ろで、モータでカーテンを開閉するには、カーテンを開
閉させる速度の制御が必要である。そこで、電動カーテ
ンに用いるリニアモータでは、カーテンが所定距離移動
するたびに位置検出信号を発生するように構成し、位置
検出信号の時間間隔に基づいてカーテンの移動速度を演
算する構成が考えられている。このようにして移動速度
を求めれば、カーテンを停止位置から加速し、一定速度
に達した後にはその速度に保つというような制御が可能
になる。

【０００３】リニアモータとしては直流リニアモータを
用いることが多く、この種のリニアモータは可動子側ま
たは固定子側にコイルを備え、コイルの通電方向を切り
換えることによって可動子を走行させるから、コイルの
通電方向の切換時に生じる駆動電流の変化に基づいて位
置検出信号を発生させることが可能である。ここで、直
流リニアモータとしては、ホール素子や光電素子を用い
て非接触で可動子の位置を検出し、可動子の位置の検出
結果に基づいてコイルへの通電方向を切り換えるブラシ
レス形のものが提案されている。しかしながら、電動カ
ーテンのように比較的長い距離を走行するものは、非接
触で可動子の位置を検出するための素子を精度よく配列
するのが難しく、また素子数が多く高コスト化につなが
るものであるから、ブラシ付きのリニアモータを用いる
のが一般的である。

【０００４】このようにブラシ付きのリニアモータを用
いるとともに、駆動電流の変化に基づいて位置検出信号
を取り出すときには、ブラシのチャタリングなどによっ
て生じる駆動電流のノイズ成分を位置検出信号から除去
する必要がある。つまり、位置検出信号は、カーテンが
所定距離移動するたびに発生させる必要があるから、ブ
ラシのチャタリングなどによって所定距離移動する前に
位置検出信号が発生してしまうことがあり、このような
誤検出による位置検出信号が生じると、カーテンの移動
速度を正確に検出することができず、カーテンが異常な
動きになる。

【０００５】そこで、位置検出信号が発生する時間間隔
に基づいて移動速度を演算した結果の複数個ずつの平均
値（つまり、移動速度の移動平均）を求め、単発的に発
生する異常値の影響を軽減することが考えられている。
あるいはまた、移動速度の演算結果が異常値と考えられ
るときには、疑わしい値として採用せずに、異常値と考
えられる以前であって正常値として得られた移動速度で
代用しておき、その後も疑わしい値が連続して所定の複
数回発生したときに、疑わしい値を正常値として採用す
ることが考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、移動平
均によって異常値の影響を軽減すると、移動速度がつね
に平均値としてしか検出されず瞬時的な速度変化が検出
されないから、いわば積分制御を行なっているに等し
く、移動速度の変化の低周波分にはよい応答特性が得ら
れるものの、移動速度の変化の高周波分に対する特性は
低下するという問題がある。要するに、短時間で生じる
移動速度の変化にはモータの制御を追従させることがで
きないものである。移動平均を求めるサンプル数を減少
させれば、この問題は軽減されるが、異常値の影響を軽
減する効果が不十分になる。

【０００７】一方、疑わしい値が連続して所定の複数回
発生すると、疑わしい値を正常値として採用する後者の
技術では、移動速度を最低２回は連続して検出しなけれ
ば正常値か否かを判断することができないものであるか
ら、瞬時的な速度変化を検出することができず、速度制
御の応答性が低いという問題が生じる。たとえば、障害
物の存在によって速度が急変したときなどでも、モータ
が速度の変化に対応するように制御されるのは、疑わし
い値が２回以上検出された後であって、異常の発生から
モータの制御までにタイムラグが生じることになる。

【０００８】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、モータ部の瞬時的な速度変化を検出
することができるようにしながらも、速度の異常値によ
る影響が少ないモータ制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、モー
タ部の駆動中の速度である検出速度を出力する検出速度
演算部と、モータ部の速度の目標値である指令速度を出
力する指令速度作成部と、指令速度と検出速度との差を
小さくするようにモータ部に与える指令値を生成する演
算制御部と、前記指令値に応じてモータ部の速度を変化
させるようにモータ部への供給電力を制御する駆動部
と、前記指令値の変化量が規定の制限値未満であれば演
算制御部の出力値を前記指令値とし、前記変化量が規定
の制限値以上になるときには前記制限値を前記指令値と
する指令値変化量制限部とを具備するものである。この
構成によれば、演算制御部から出力される指令速度と検
出速度との差の変化量が制限値未満であれば、演算制御
部の出力を指令値としてモータ部を制御するから、モー
タ部の速度の瞬時的な変化に追従してモータ部の速度を
制御することになり、応答性のよい速度制御が可能にな
る。しかも、前記差の変化量が制限値以上であるときに
は指令値を制限値に制限しているから、モータ部の速度
が急激に変化するのを防止することができ、速度として
異常値が検出されたときに異常値の影響を軽減すること
が可能になる。

【００１０】請求項２の発明は、モータ部の駆動中の速
度である検出速度を出力する検出速度演算部と、モータ
部の速度の目標値である指令速度を出力する指令速度作
成部と、指令速度と検出速度との差を小さくするように
モータ部に与える指令値を生成する演算制御部と、前記
指令値に応じてモータ部の速度を変化させるようにモー
タ部への供給電力を制御する駆動部とを備え、演算制御
部が、指令速度と検出速度との差を定数倍して出力する
比例演算部と、前記差の積分値を出力する積分演算部
と、指令速度よりも検出速度が速くかつ前記差が規定の
制限値を越えるという条件が成立しなければ比例演算部
と積分演算部との出力値を加算して前記指令値とし、前
記条件が成立すると前記制限値を前記指令値とする加算
部とを備えるものである。この構成によれば、指令速度
よりも検出速度が遅いか、指令速度よりも検出速度が速
くてもその差が規定の制限値未満であれば、前記差の定
数倍と前記差の積分値とを加算した値を指令値としてモ
ータ部を制御するから、モータ部の速度の瞬時的な変化
に追従してモータ部の速度を制御することになり、応答
性のよい速度制御が可能になる。しかも、指令速度より
も検出速度が速く、その差が制限値以上であるときに
は、前記制限値に前記差の積分値を加算した値を指令値
としてモータ部を制御するから、速度として異常値が検
出されたときに異常値の影響を軽減することが可能にな
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）本実施形態は、ブラシ付き直流リニアモ
ータを用いてカーテンを開閉する電動カーテンを想定し
て説明するが、モータや負荷の種類はとくに限定される
ものではなく、他のモータや負荷の組み合わせでも同様
の技術思想を適用することが可能である。

【００１２】図１に示すモータ部２は、ブラシ付き直流
リニアモータに負荷としてのカーテンを取り付けたもの
であって、カーテンを走行させる筒状のレールと兼用さ
れたモータハウジングを備え、モータハウジング内を走
行する可動子にカーテンの一端部を吊下してある。この
モータ部２は、印加電圧が高いほど可動子の走行速度を
大きくし、また印加電圧の極性に応じて可動子が走行す
る向きを切り換えるものである。位置検出信号発生部３
では可動子の走行に伴ってコイルに通電される電流の向
きが切り換わるときに生じる駆動電流の変化に基づいて
可動子が所定距離だけ移動するたびに位置検出信号を発
生する。

【００１３】位置検出信号はモータ部２が動作している
間に次々に発生するから、位置検出信号が発生する時間
間隔を測定すれば、（位置検出信号の発生間隔に対応し
た既知の距離）／（位置検出信号が発生した時間間隔）
の演算によって、モータ部２の速度（可動子の走行速
度）を知ることができる。この速度を検出速度と呼ぶ。
制御部１に設けられている検出速度演算部１１ではこの
演算によりモータ部２の検出速度を求める。

【００１４】一方、カーテンの開閉および停止は操作ス
イッチ４により指示され、その指示内容に応じて指令速
度作成部１２において、モータ部２の速度の目標値が生
成される。つまり、指令速度作成部１２では、操作スイ
ッチ４によってカーテンの移動が指示されると、カーテ
ンを一定速度に達するまで加速し、その後は一定速度で
カーテンを移動させることができるような目標値を与え
る。指令速度作成部１２で生成された速度の目標値であ
る指令速度は演算制御部１０に与えられ、上述した検出
速度演算部１１で求めたモータ部２の検出速度と比較さ
れる。また、操作スイッチ４は演算制御部１０に対して
モータ部２の始動を指示する。演算制御部１０では、検
出速度演算部１１で求められる検出速度と指令速度作成
部１２で生成された指令速度との誤差を小さくするよう
に指令値を生成する。

【００１５】演算制御部１０で生成された指令値は、シ
フトレジスタである指令値記録部１３に入力されて一時
的に記憶され、また、指令値変化量制限部１４に入力さ
れて指令値記録部１３に格納されていた１回前の指令値
（前回の位置検出信号の発生時の指令値）と比較され
る。指令値変化量制御部１４では、指令値記録部１３に
保持されている１回前の指令値と演算制御部１０から与
えられた今回の指令値との差（つまり、指令値の変化
量）を求め、上記差があらかじめ設定されている規定値
よりも大きいときには上記規定値を指令値として出力
し、上記差が上記規定値以内であれば上記差を指令値と
して出力する。

【００１６】このようにして求められた指令値は、電源
部５とモータ部２との間に挿入された駆動部６に与えら
れ、駆動部６ではモータ部２に印加する電圧が指令値に
応じて制御される。ここに、電源部５は、商用電源から
直流電圧を生成するものであり、制御部１および駆動部
６に電源を供給する。上述のように構成したことによ
り、位置検出信号発生部３から位置検出信号が発生する
たびに指令速度と検出速度との誤差に応じた指令値が演
算制御部１０で生成される。指令値が生成されると、前
の位置検出信号が発生したときに生成された指令値との
差が求められ、この差が指令値変化量制限部１４に設定
されている上記規定値以内であれば、演算制御部１０か
ら出力されている指令値に基づいてモータ部２が制御さ
れる。つまり、モータ部２は指令速度作成部１２から与
えられる指令速度に一致するように駆動速度が制御され
る。

【００１７】一方、演算制御部１０で生成された指令値
と、前の位置検出信号が発生したときに検出速度演算部
１１で生成され指令値記録部１３に格納されている指令
値との差が上記規定値を越えていると、駆動部６に与え
られる指令値は上記規定値に制限される。つまり、検出
速度演算部１１で求めた検出速度と直前に求めた移動速
度との差が上記規定値よりも大きいときには、ただちに
応答はするが、モータ部２の速度の変化量には上限を設
けて制限しておくのである。

【００１８】このように、モータ部２の速度が急に変化
したときに、次にモータ部２に与える指令値の変化量に
上限を設けて変化させておき、その後に、速度の変化が
小さくなれば（つまり、指令値変化量制限部１４におい
て規定値以内の差であれば）、指令速度作成部１２で生
成された指令速度になるようにモータ部２の駆動速度が
制御される。つまり、ブラシのチャタリング（バウン
ド）などによって、検出速度が一過的に大きく変化した
ときには、指令値の変化量が上限値に達するが、チャタ
リングであれば短時間で正常な検出速度に戻るから、指
令速度作成部１２で生成された指令速度に一致するよう
にモータ部２を駆動する状態にすぐに復帰する。

【００１９】一方、検出速度が大きく変化する状態が継
続した場合には、モータ部２は上記上限に制限された一
定速度で走行することになる。以上のような動作によっ
て、検出速度の変化量が上記規定値以内であれば検出速
度の瞬時値に基づいてモータ部２が駆動されることにな
り、速度変化に対する応答性のよい制御が可能になる。
つまり、移動平均を用いて制御する従来構成に比較して
移動速度の変化の低周波分だけではなく高周波分に対し
てもよい応答特性が得られるのである。また、異常の発
生時にはただちに応答して駆動速度の変化量を制限する
から、速度制御の応答性がよいとともに、異常値の影響
を軽減する効果も得られる。

【００２０】（実施形態２）本実施形態は、図２に示す
ように、実施形態１の構成における指令値記録部１３お
よび指令値変化量制限部１４を用いずに、演算制御部１
０の構成として図２に示す構成を採用することによっ
て、実施形態１と同様の機能を実現したものである。

【００２１】演算制御部１０では、実施形態１として説
明したように、検出速度演算部１１で求めた検出速度
と、指令速度作成部１２で生成した指令速度との差を用
いるから、両速度の差を求めるために減算部２１が設け
られている。減算部２１で求めた速度の差は比例演算部
２２および積分演算部２３に入力され、それぞれ減算部
２１の出力の定数倍値と積分値とが算出される。

【００２２】比例演算部２２の出力値は符号判断部２４
に入力され、比例演算部２２の出力値の符号の正負に応
じて出力先を振り分ける。ここで、減算部２１では指令
速度作成部１２から出力される指令速度から検出速度演
算部１１で求めた検出速度を減算するのであって、符号
が正であることはモータ部２の駆動速度が指令速度に達
していないことを意味し、符号が負であることはモータ
部２の駆動速度が指令速度よりも速いことを意味する。
そこで、符号が負であれば比例演算部２２の出力値を比
例演算制限部２５に出力し、符号が正であれば加算部２
６に出力する。比例演算制限部２５では、入力された値
の絶対値の大きさを規定の制限値と比較して、入力値が
制限値以上であるときには出力値を制限値に制限し、入
力値が制限値未満であれば入力値をそのまま出力値とす
る。比例演算制限部２５の出力値は加算部２６に与えら
れる。

【００２３】加算部２６には、積分演算部２３の出力値
と、符号判断部２４の出力値のうち符号が正になるもの
と、比例演算制限部２５の出力値とが入力され、積分演
算部２３の出力値と符号判断部２４または比例演算制限
部２５の出力値とが加算される。このようにして得られ
た加算部２６の出力値が指令値として駆動部６に入力さ
れ、モータ部２が制御されるのである。

【００２４】本実施形態の構成では、モータ部２の駆動
速度が指令速度よりも遅い場合には指令速度に近づける
ように駆動部６に指令値を与え、モータ部２の駆動速度
が指令速度よりも速く、しかも指令速度との差が上記制
限値以上である場合には、指令値の増加量を通常よりも
少なく設定しモータ部２の駆動速度の増分を通常よりも
少なくする。

【００２５】このような制御を行なうことによって、モ
ータ部２の駆動速度が指令速度よりも速くかつ指令速度
との差が制限値以上に変化するという条件が成立すると
き以外は、モータ部２の速度の瞬時値に追従するように
モータ部２を制御することができる。しかも、モータ部
２の駆動速度が指令速度よりも速くかつ指令速度との差
が制限値以上に変化したときには、指令値は比例演算制
限部２５から出力される上記制限値と積分演算部２３か
ら出力された積分値との加算値になり、比例演算部２２
と積分演算部２３との出力値を加算した場合よりも、駆
動部６に与える指令値が小さくなる。つまり、移動平均
を用いる場合に比較すると瞬時的な変化に対する応答性
が高くなり、また、異常の発生時にはただちに応答して
駆動速度の変化量を制限するから、速度制御の応答性が
よいとともに、異常値の影響を軽減する効果も得られ
る。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明は、モータ部の駆動中の
速度である検出速度を出力する検出速度演算部と、モー
タ部の速度の目標値である指令速度を出力する指令速度
作成部と、指令速度と検出速度との差を小さくするよう
にモータ部に与える指令値を生成する演算制御部と、前
記指令値に応じてモータ部の速度を変化させるようにモ
ータ部への供給電力を制御する駆動部と、前記指令値の
変化量が規定の制限値未満であれば演算制御部の出力値
を前記指令値とし、前記変化量が規定の制限値以上にな
るときには前記制限値を前記指令値とする指令値変化量
制限部とを具備するものであり、演算制御部から出力さ
れる指令値の変化量が制限値未満であれば、演算制御部
の出力を指令値としてモータ部を制御するから、モータ
部の速度の瞬時的な変化に追従してモータ部の速度を制
御することになり、応答性のよい速度制御が可能になる
という利点がある。しかも、前記変化量が制限値以上で
あるときには指令値を制限値に制限しているから、モー
タ部の速度が急激に変化するのを防止することができ、
速度として異常値が検出されたときに異常値による急激
な速度変化を防止することができるという利点がある。

【００２７】請求項２の発明は、モータ部の駆動中の速
度である検出速度を出力する検出速度演算部と、モータ
部の速度の目標値である指令速度を出力する指令速度作
成部と、指令速度と検出速度との差を小さくするように
モータ部に与える指令値を生成する演算制御部と、前記
指令値に応じてモータ部の速度を変化させるようにモー
タ部への供給電力を制御する駆動部とを備え、演算制御
部が、指令速度と検出速度との差を定数倍して出力する
比例演算部と、前記差の積分値を出力する積分演算部
と、指令速度よりも検出速度が速くかつ前記差が規定の
制限値を越えるという条件が成立しなければ比例演算部
と積分演算部との出力値を加算して前記指令値とし、前
記条件が成立すると前記制限値を前記指令値とする加算
部とを備えるものであり、指令速度よりも検出速度が遅
いか、指令速度よりも検出速度が速くてもその差が規定
の制限値未満であれば、前記差の定数倍と前記差の積分
値とを加算した値を指令値としてモータ部を制御するか
ら、モータ部の速度の瞬時的な変化に追従してモータ部
の速度を制御することになり、応答性のよい速度制御が
可能になる。しかも、指令速度よりも検出速度が速く、
その差が制限値以上であるときには、前記制限値に前記
差の積分値を加算した値を指令値としてモータ部を制御
するから、速度として異常値が検出されたときに異常値
による急激な速度変化を防止することができるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施形態２を示すブロック図である。

【符号の説明】

２ モータ部 ６ 駆動部 １０ 演算制御部 １１ 検出速度演算部 １２ 指令速度作成部 １４ 指令値変化量制限部 ２２ 比例演算部 ２３ 積分演算部 ２６ 加算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲濱▼本 惠章 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 阪本 健二 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ部の駆動中の速度である検出速度
   を出力する検出速度演算部と、モータ部の速度の目標値
   である指令速度を出力する指令速度作成部と、指令速度
   と検出速度との差を小さくするようにモータ部に与える
   指令値を生成する演算制御部と、前記指令値に応じてモ
   ータ部の速度を変化させるようにモータ部への供給電力
   を制御する駆動部と、前記指令値の変化量が規定の制限
   値未満であれば演算制御部の出力値を前記指令値とし、
   前記変化量が規定の制限値以上になるときには前記制限
   値を前記指令値とする指令値変化量制限部とを具備する
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】 モータ部の駆動中の速度である検出速度
   を出力する検出速度演算部と、モータ部の速度の目標値
   である指令速度を出力する指令速度作成部と、指令速度
   と検出速度との差を小さくするようにモータ部に与える
   指令値を生成する演算制御部と、前記指令値に応じてモ
   ータ部の速度を変化させるようにモータ部への供給電力
   を制御する駆動部とを備え、演算制御部が、指令速度と
   検出速度との差を定数倍して出力する比例演算部と、前
   記差の積分値を出力する積分演算部と、指令速度よりも
   検出速度が速くかつ前記差が規定の制限値を越えるとい
   う条件が成立しなければ比例演算部と積分演算部との出
   力値を加算して前記指令値とし、前記条件が成立すると
   前記制限値を前記指令値とする加算部とを備えることを
   特徴とするモータ制御装置。