JPS58195482A - Servo control system for motor - Google Patents

Servo control system for motor

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Publication number
JPS58195482A
JPS58195482A JP57078037A JP7803782A JPS58195482A JP S58195482 A JPS58195482 A JP S58195482A JP 57078037 A JP57078037 A JP 57078037A JP 7803782 A JP7803782 A JP 7803782A JP S58195482 A JPS58195482 A JP S58195482A
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JP
Japan
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control system
signal
motor
frequency
phase
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Application number
JP57078037A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Ooshima
清 大嶋
Kiyoshi Fukushima
福島 潔
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS58195482A publication Critical patent/JPS58195482A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/29Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation
    • H02P7/2913Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value

Abstract

PURPOSE:To reduce the variation in the speed of a motor by setting the reference signal frequency of a phase comparison control system to become the prescribed range in which the influence of the electric time constant of the motor is less and setting the reference frequency of a PWM control system to match the frequency. CONSTITUTION:A DC servo motor SWM is driven by a current which is switched by a motor drive circuit DRV that receives signals from two control systems. A signal which drives or stops the motor is outputted from a control circuit CPU. A PWM control system is composed of a sawtooth wave oscillator STU, F/V converter FVC, an error amplifier EVA, operational amplifiers IC1a, IC4a, IC4b, IC4d, etc., and a phase comparison control system is composed of Schmitt triggers ST1, ST2, a frequency divider DVU, a phase comparator IC7, an inverter IC8a, etc. The period T of a reference signal of the PWM control system is set in the range of T2<=T1<=3.T2 for the period T2 of the reference signal of a phase comparison control system.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電動機のサーボ制御に関し、特に電動機の動作
に応じた周波数のフィードバック信号を得て、その信号
に応じたレベルを基準信号と比較してPWM(パルス幅
変調)制御を行なう第1の制御系と、フィードバック信
号の位相を基準パルスの位相と比較して位相比較制御を
行なう第2の制御系とで電動機に印加する電流をスイッ
チングして、電動機をサーボ制御する制御に関する。
Detailed Description of the Invention The present invention relates to servo control of electric motors, and in particular obtains a feedback signal with a frequency corresponding to the operation of the electric motor, and compares the level corresponding to the signal with a reference signal to perform PWM (pulse width modulation). A first control system that performs control and a second control system that performs phase comparison control by comparing the phase of the feedback signal with the phase of a reference pulse switch the current applied to the motor to servo control the motor. Regarding control.

たとえば複写機の場合、その駆動系に1つのサーボモー
タを駆動源として用いる時には、その負荷は各種のクラ
ッチ等を介して接続されるため、クラッチのオン・オフ
によって負荷の大きさが大きく変動する。しかし、複写
機等の場合には常に一定の速度で感光体ドラム、光学走
査系等を駆動しないと記録会の品質が悪くなる。このよ
うな用途においては、サーボ駆動系は、速い速度変化に
応答するための位相比較制御を行なう制御系と、平均速
度を所定速度に維持するための、モータの回転に応じて
出力されるパルスをF/V変換して、その出力電圧に応
じたPWM(パルス幅変調)制御を行なう制御系の2系
統の制御系で駆動するのが好ましい。
For example, in the case of a copying machine, when a single servo motor is used as the drive source in the drive system, the load is connected via various clutches, etc., so the magnitude of the load varies greatly depending on whether the clutches are turned on or off. . However, in the case of a copying machine or the like, unless the photosensitive drum, optical scanning system, etc. are driven at a constant speed, the quality of the recording will deteriorate. In such applications, the servo drive system consists of a control system that performs phase comparison control to respond to rapid speed changes, and a control system that outputs pulses in response to motor rotation to maintain the average speed at a predetermined speed. It is preferable to drive with two control systems: a control system that performs F/V conversion of the output voltage and performs PWM (pulse width modulation) control according to the output voltage.

ところでこの種のモータ制御においては、モータの電気
的時定数の影響により、第1a図に示すようにモータに
所定の電圧を印加してもすぐには所定の電流が流れず、
その電流の値はモータの時定数で定まる特定の指数関数
カーブで徐々に増大する。また電圧を取り去った場合に
は電流はすぐにOになる。位相比較制−を行な°う場合
、目標速度と実速度との差に応じた位相差を検出して、
その位相差に応じた誤差信号を出力する。ところが、前
記ようにモータの時定数のために電流が立ち上がるのに
時間がかかるので、第1b図に示すように位相差が小さ
い領域では誤差信号のレベルと駆動力の関係が比例しな
い。このため、位相比較の周期を短くすると、位相比較
出力パルスの幅が狭くなって、モータに供給する電力が
理論値に対して不足する。位相比較制御系の出力信号と
、ブイ−ドパツク信号の周波数をアナログ信号に変換し
て得られる信号で所定の基準信号をパルス幅変調(PW
M)した信号の両者で、モータに印加する電流をスイッ
チングする制御系においては、このように立ち上がりの
電流が理論値に対して不足し、立ち下がりの電流が理論
値と等しい場合には、制御が不安定になる。すなわち第
2図に示すように、モータの速度が目標値より高い時に
は、位相比較制御系は速度を遅くするために位相の進み
に応じたΔΦの期間だけモータの電流を遮断するがΔΦ
経過後にPWM信号によりモータに電圧を印加しでも、
電流の立ち上がりが遅いので、モータに印加される電力
は橘゛相比較制御により位相の進み分よりもよけいに;
ってしまい、これによりモータ速度が目標値よりも低下
する。モータ速度が目標値よりも低下すると1位相比較
制御系は位相の遅れに応じたΔΦの期間だけモータに電
圧を印加するが、この時もすぐには所定の電流が流れな
いので、モータに印加される電力は、モータの速度を所
定値に補正するのには不十分な値になる。つまり、いつ
までたっても目標の速度に安定せず、常に速度が目標速
度の上下の間を変動する二とになる。二のような速度変
動は、複写機の駆動系の場合には記録画像に画像ジッタ
として現われる。
By the way, in this type of motor control, due to the influence of the electrical time constant of the motor, even if a predetermined voltage is applied to the motor, the predetermined current does not flow immediately, as shown in Figure 1a.
The value of the current gradually increases in a certain exponential curve determined by the time constant of the motor. Moreover, when the voltage is removed, the current immediately becomes O. When performing phase comparison control, a phase difference corresponding to the difference between the target speed and the actual speed is detected, and
An error signal corresponding to the phase difference is output. However, as described above, it takes time for the current to rise due to the time constant of the motor, so the relationship between the level of the error signal and the driving force is not proportional in a region where the phase difference is small as shown in FIG. 1b. Therefore, if the period of phase comparison is shortened, the width of the phase comparison output pulse becomes narrower, and the electric power supplied to the motor becomes insufficient compared to the theoretical value. A predetermined reference signal is pulse width modulated (PW) using the output signal of the phase comparison control system and the signal obtained by converting the frequency of the wave pack signal into an analog signal.
M) In a control system that switches the current applied to the motor using both signals, if the rising current is insufficient compared to the theoretical value and the falling current is equal to the theoretical value, the control becomes unstable. In other words, as shown in Figure 2, when the motor speed is higher than the target value, the phase comparison control system cuts off the motor current for a period of ΔΦ corresponding to the phase advance in order to slow down the speed.
Even if voltage is applied to the motor by PWM signal after the elapsed time,
Since the rise of the current is slow, the power applied to the motor is controlled by phase comparison control so that the power applied to the motor is much higher than the phase lead;
This causes the motor speed to drop below the target value. When the motor speed falls below the target value, the 1-phase comparison control system applies voltage to the motor for a period of ΔΦ corresponding to the phase delay, but since the specified current does not flow immediately at this time, The power generated will be insufficient to correct the speed of the motor to a predetermined value. In other words, the speed does not stabilize at the target speed forever, and the speed always fluctuates between above and below the target speed. In the case of the drive system of a copying machine, speed fluctuations like the one shown in 2 appear as image jitter in recorded images.

またこの種の、スイッチングによりモータ印加電力を制
御する制御系では、PWM制御系および位相比較制御系
の出力信号が非付勢レベルの時にはモータに電力が供給
されなくなるので、その非付勢レベル期間をあまり長く
するとモータが付勢レベル変化に追従して速度変化を生
ずる。
In addition, in this type of control system that controls the power applied to the motor by switching, when the output signals of the PWM control system and the phase comparison control system are at the non-energizing level, no power is supplied to the motor, so during the non-energizing level period. If is made too long, the motor will follow changes in the energization level and cause speed changes.

さらに、この種のPWM制御と位相制御を行なう複合制
御において・は、位相制御の周期をPWM制御の周期に
対して大きくすると、位相比較制御系の効果が小さくな
り速い速度゛変化に追従できなくなる。
Furthermore, in this type of composite control that performs PWM control and phase control, if the period of phase control is made larger than the period of PWM control, the effect of the phase comparison control system becomes smaller and it becomes impossible to follow fast speed changes. .

このように、モータのサーボ制御に関しては様々な要因
が速度変化をひき起こすので、従来サーボ制御装置を製
造する場合には、試験用の装置を作りその装置で動作実
験をくり返し行ない、逐時周波数等を変更して最も好ま
しい状態となるように各パラメータを設定するようにし
ていた。しかし、これだと設計に時間がかかるし、モー
タ等を異る品種もしくは他社の品種に変更する場合には
もう一度実験を行なわざるを得ない。
In this way, various factors cause speed changes when it comes to motor servo control, so when manufacturing a conventional servo control device, a test device is created and operation experiments are repeated with that device, and the frequency etc., and set each parameter to obtain the most preferable state. However, this takes a lot of time to design, and if you change the motor etc. to a different type or one made by another company, you will have to conduct the experiment again.

本発明の1つの目的は速度変動の小さい電動機のサーボ
制御装置を提供する二とであり、もう1つの目的は設計
が楽な電動機のサーボ制御装置を提供する二とである。
One object of the present invention is to provide a servo control device for an electric motor with small speed fluctuations, and another object is to provide a servo control device for an electric motor that is easy to design.

上記の目的を達成するために、本発明においてはPWM
制御系の基準信号の周期T1を、位相比較制御系の基準
信号の周期T2に対してT2≦Tl≦3・T2 の範囲に設定する。これに−よ−リ、位相比較制御系の
期間ΔΦが、モータの電気的時定数の影響が少ない所定
の範囲となるように位相比較制御系の基準信号周波数を
設定し、それに合わせて上記の範囲でPWM制御系の基
準周波数を設定すれば、好ましい定速速度制御を行ない
うる。上記範囲に周波数比を設定すると、位相比較周期
を比較的短く設定する制御においても良好な速度制御を
行ないうる二とが実験により明らかになった。また、良
好な制御を行ないうろことは、第4C図に示す電流波形
の振幅の変動が第2図の波形に対して小さい二とからも
明らかである。実験は後述する実施例に示す構成の装置
で行なった。その装置に用いたモータは日立製の直流モ
ータ80WTO−M型である。そのモータの仕様を次の
第1表に示す。
In order to achieve the above object, the present invention uses PWM
The period T1 of the reference signal of the control system is set in the range T2≦Tl≦3·T2 with respect to the period T2 of the reference signal of the phase comparison control system. Accordingly, the reference signal frequency of the phase comparison control system is set so that the period ΔΦ of the phase comparison control system is within a predetermined range where the influence of the electrical time constant of the motor is small, and the above-mentioned signal frequency is set accordingly. If the reference frequency of the PWM control system is set within the range, preferable constant speed control can be performed. Experiments have revealed that when the frequency ratio is set within the above range, good speed control can be achieved even in control where the phase comparison period is set relatively short. Further, it is clear that the control is performed well from the fact that the fluctuation in the amplitude of the current waveform shown in FIG. 4C is smaller than that of the waveform shown in FIG. The experiment was conducted using an apparatus configured as shown in Examples described below. The motor used in the device was a DC motor 80WTO-M type manufactured by Hitachi. The specifications of the motor are shown in Table 1 below.

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
3a図は本発明の一実施例を示すブロック図、第3b図
は第3a図の位相比較器(IC7)の具体的な構成を示
す回路図である。第3a図および第3b図を参照して説
明する。まず概略を説明すると、直流サーボモータSV
Mは、2つの制御系からの信号を受けるモータ駆動回路
DRVでスイッチングされた電流で駆動される。モータ
駆動をオン・オフする信号は制御回路CPUが出方する
。サーボモータSVMの駆動軸には、周囲に等間隔でス
リットが形成されたディスクDKが固着されており、デ
ィスクDKのスリットの位置を挾んで遮光型のフォトセ
ンサPSが配置されている。このフォトセンサPSとデ
ィスクDKがいわゆるロータリーエンコーダとして作用
する。この実施例、は、サーボモータSVMが目標速度
として設定した3900rpmで動作する時にフォトセ
ンサPSの出力には6.5KHzのパルス信号が得られ
る。STUは鋸歯状波発振回路であり、常に所定の周波
数の振幅が一定の鋸歯状波、すなわち第1の基準信号を
出力している。この実施例ではその周波数f1を1KH
zに設定してある。STUは2つの演算増幅器IC1a
およびIC1b、発振時定数を定めるコンデンサおよび
抵抗器、信号の振幅を規制するツェナーダイオード等で
なっている。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3a is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 3b is a circuit diagram showing a specific configuration of the phase comparator (IC7) in FIG. 3a. This will be explained with reference to FIGS. 3a and 3b. First, to explain the outline, DC servo motor SV
M is driven by a current switched by a motor drive circuit DRV that receives signals from two control systems. The control circuit CPU outputs signals for turning on and off the motor drive. A disk DK having slits formed at equal intervals around the periphery is fixed to the drive shaft of the servo motor SVM, and a light-shielding photosensor PS is arranged between the slits of the disk DK. This photosensor PS and disk DK act as a so-called rotary encoder. In this embodiment, when the servo motor SVM operates at the target speed of 3900 rpm, a 6.5 KHz pulse signal is obtained as the output of the photosensor PS. The STU is a sawtooth wave oscillation circuit, and always outputs a sawtooth wave having a predetermined frequency and a constant amplitude, that is, a first reference signal. In this embodiment, the frequency f1 is 1KH.
It is set to z. STU has two operational amplifiers IC1a
and IC1b, a capacitor and resistor that determine the oscillation time constant, a Zener diode that regulates the amplitude of the signal, etc.

FVUがF/1周波数l電圧)変換回路である。FVU is an F/1 frequency (voltage) conversion circuit.

集積回路IC3はアナログデバイセス社のAD537で
ありF/V変換用のICである。FVUは、IC3を中
心として4つのアンドゲート、ボルテージフォロア接続
された演算増幅器IC4a、抵抗器およびコンデンサで
構成されたローパスフィルタ等でなっている。AD53
7は基準電圧を出力する端子(第4ピン)を備えており
、こk実施例では、その基準電圧を利用して演算増幅器
IC1dの出力端に速度指令電圧を得ている。その速度
指令電圧は半固定抵抗器VRIで調整可能になっている
。FVCの出力信号を演算増幅器IC4bに増幅した信
号と、前記の速度指令電圧が演算増幅器IC4cで構成
された誤差増幅器EVAに印加されている。EVAに印
加された2つの信号は、抵抗器を通って電流として加算
され、2つの信号の差が誤差信号vbとして出力端に現
われる。STU出力の鋸歯状波信号Vaと誤差信号vb
は、それぞれ演算増幅器IC1cすなわちコンパレータ
に印加されている。以上の鋸歯状波発振器STU、F/
V変換器FVC,誤差増幅器EVA、演算増幅器IC1
a、IC4a、IC4b、IC4d等が1つの制御系す
なわちPWM(パルス幅変調)制御系を構成している。
The integrated circuit IC3 is AD537 manufactured by Analog Devices, Inc., and is an IC for F/V conversion. The FVU includes IC3 as the center, four AND gates, an operational amplifier IC4a connected as a voltage follower, and a low-pass filter composed of resistors and capacitors. AD53
Reference numeral 7 includes a terminal (fourth pin) for outputting a reference voltage, and in this embodiment, the reference voltage is used to obtain a speed command voltage at the output terminal of the operational amplifier IC1d. The speed command voltage can be adjusted using a semi-fixed resistor VRI. A signal obtained by amplifying the output signal of the FVC by an operational amplifier IC4b and the aforementioned speed command voltage are applied to an error amplifier EVA constituted by an operational amplifier IC4c. The two signals applied to the EVA are summed as a current through a resistor, and the difference between the two signals appears at the output terminal as an error signal vb. STU output sawtooth wave signal Va and error signal vb
are respectively applied to the operational amplifier IC1c, that is, the comparator. Sawtooth oscillator STU, F/
V converter FVC, error amplifier EVA, operational amplifier IC1
a, IC4a, IC4b, IC4d, etc. constitute one control system, that is, a PWM (pulse width modulation) control system.

制御回路CPUは周期が一定の基準パルスすなわち第2
の基準信号を常時出力しており、この基準パルスは、波
形成形のために設けたシュミットトリガST2を介して
位相比較器IC7の基準信号入力端Rに印加されている
。この信号の周波数は1.6KHzに設定してある。フ
ォトセンサPSの出力信号は、シュミットトリガST1
を介して、分局器DVUに印加されている。分局器DV
Uは2つのDタイプフリッププロップIC6aおよびI
C6bで構成してあり、入力信号の周期の4倍の周期の
パルス信号を出力する。CKはクロック入方端、PRは
プリセット入力端、CLはクリア入力端である。PRお
よびCL端は使用しないのでプルアップしてあり、クロ
ック入力端GKに信号を入力して、デユーティ50%の
信号を得ている。
The control circuit CPU generates a reference pulse having a constant period, that is, a second pulse.
This reference pulse is applied to the reference signal input terminal R of the phase comparator IC7 via a Schmitt trigger ST2 provided for waveform shaping. The frequency of this signal is set to 1.6 KHz. The output signal of the photosensor PS is the Schmitt trigger ST1
The signal is applied to the branch unit DVU via the DVU. Brancher DV
U is two D type flip props IC6a and I
C6b, and outputs a pulse signal with a period four times that of the input signal. CK is a clock input terminal, PR is a preset input terminal, and CL is a clear input terminal. Since the PR and CL terminals are not used, they are pulled up, and a signal is input to the clock input terminal GK to obtain a signal with a duty of 50%.

分周期DVU出力端のパルス信号は、位相比較器IC7
のV入力端に印加されている。位相比較器IC7のアッ
プ出力端Uの信号はインバーターC8aおよびダイオー
ドD3を介して、PWM信号VCとともに抵抗器R11
に印加されている。位相比較器IC7のダウン出力端り
の信号はダイオードD4を介してモータ駆動回路DRV
の入力端に印加されている。位相比較器IC7の出力端
UおよびDの信号はインバーターIC8b、IC8c、
IC8d等を介して発光ダイオードLED1に印加され
ており、基準パルスとフィードバックされた信号の位相
が異なるときにLED1が発光する。以上のシュミット
トリガST1.ST2、分周器DVU、位相比較器IC
7,インバーターIC8a等が1つの制御系すなわち位
相比較制御系を構成している。モータ駆動回路DRVは
トランジスタQ2.Q3、Q4等で構成されている。ト
ランジスタQ2の入力端(ベース)が高レベルの時にパ
ワートランジスタQ4がオンしてサーボモータSVMに
電流が流れ、Q2の入力端が低レベルになるとトランジ
スタQ4がオフしてサーボモータSVMの電流が遮断さ
れる。モータ駆動回路DRVの入力端が高レベルになり
うるのは、制御回路CPUのオン・オフ信号が低レベル
L、すなわちインバータIC8eの入力端が低レベルで
、しかも位相比較器IC7の出力端りが高レベルの時で
ある。その状態で、PWM信号Vcが高レベル又′は位
相比較器IC7の出力端Uが低レベルになると、トラン
ジスタQ2のベース端が高レベルとなってサーボモータ
SVMに電流が流れる。PWM信号Vcが高レベルにな
った場合でも、位相比較器IC7の出力端りが低レベル
にな与とダイオードD4を通して電流が流れるのでトラ
ンジスタQ2のベース端は低レベルになる。
The pulse signal at the divided period DVU output end is the phase comparator IC7.
is applied to the V input terminal of. The signal at the up output terminal U of the phase comparator IC7 is passed through the inverter C8a and the diode D3 to the resistor R11 together with the PWM signal VC.
is applied to. The signal at the down output end of the phase comparator IC7 is sent to the motor drive circuit DRV via the diode D4.
is applied to the input terminal of The signals at the output terminals U and D of the phase comparator IC7 are sent to the inverters IC8b, IC8c,
The pulse is applied to the light emitting diode LED1 via the IC8d, etc., and the LED1 emits light when the phase of the reference pulse and the feedback signal are different. The above Schmitt trigger ST1. ST2, frequency divider DVU, phase comparator IC
7. The inverter IC 8a and the like constitute one control system, that is, a phase comparison control system. The motor drive circuit DRV includes a transistor Q2. It consists of Q3, Q4, etc. When the input terminal (base) of transistor Q2 is at high level, power transistor Q4 is turned on and current flows to servo motor SVM, and when the input terminal of Q2 is at low level, transistor Q4 is turned off and current to servo motor SVM is cut off. be done. The input terminal of the motor drive circuit DRV can be at a high level because the on/off signal of the control circuit CPU is at a low level L, that is, the input terminal of the inverter IC8e is at a low level, and the output terminal of the phase comparator IC7 is at a low level. It's time for a high level. In this state, when the PWM signal Vc becomes high level or the output terminal U of the phase comparator IC7 becomes low level, the base terminal of transistor Q2 becomes high level and current flows to the servo motor SVM. Even when the PWM signal Vc is at a high level, when the output terminal of the phase comparator IC7 is at a low level, a current flows through the diode D4, so that the base terminal of the transistor Q2 is at a low level.

第4a図はPWM制御系の動作を示すタイムチャ−トで
ある。第3a図および第4a図を参照してPWM制御系
を説明する。鋸歯状波信号Vaは常時一定振幅で一定周
期の信号である。誤差信号Vbは、IC1d出力の速度
指令電圧と、サーボモータSVMの回転数に応じて出力
されるフォトセンサPSからのフィードバック信号の周
波数に比例した電圧である。従ってコンパレータIC1
c出力の信号は、誤差信号vbの電圧に応じてパルス幅
の変化する、周期が一定の信号となる。つまり、サーボ
モータSVMの回転数が目標速度よりも遅いと、PSか
らのフィードバック信号の周波数が低いのでF/V変換
器FVCの出力電圧が低くなってPWM信号のパルス幅
が長くなり、サーボモータは大きな電力が印加されて加
速される。サーボモータの回転数が目標速度よりも高い
場合には、PSからのフィードバック信号の周波数が高
くなり、FVCの出力電圧が高くなって誤差信号vbの
電圧が高くなるので、PWM信号のパルス幅が短くなっ
てサーボモータに印加される電力が小さくなリモータは
減速される。このようにして、PWM制御系では信号の
パルス幅をサーボモータの速度が目標速度となるように
制御する。
FIG. 4a is a time chart showing the operation of the PWM control system. The PWM control system will be explained with reference to FIGS. 3a and 4a. The sawtooth wave signal Va is a signal that always has a constant amplitude and a constant period. The error signal Vb is a voltage proportional to the speed command voltage output from the IC1d and the frequency of the feedback signal from the photosensor PS output according to the rotational speed of the servo motor SVM. Therefore, comparator IC1
The signal outputted by c is a signal with a constant period and whose pulse width changes depending on the voltage of the error signal vb. In other words, when the rotational speed of the servo motor SVM is lower than the target speed, the frequency of the feedback signal from the PS is low, so the output voltage of the F/V converter FVC becomes low and the pulse width of the PWM signal becomes long. is accelerated by applying a large amount of electric power. When the rotation speed of the servo motor is higher than the target speed, the frequency of the feedback signal from the PS increases, the output voltage of the FVC increases, and the voltage of the error signal vb increases, so the pulse width of the PWM signal increases. The remoter, which is shorter and requires less power to be applied to the servo motor, is slowed down. In this way, the PWM control system controls the pulse width of the signal so that the speed of the servo motor becomes the target speed.

第4b図は位相比較制御系の動作を示すタイムチャート
である。第3a図および第4b図を参照して位相比較制
御系の動作を説明する。フォトセンサPSからのフィー
ドバック信号は、分局器DRVで1/4の周波数に分周
されて位相比較器■C7の端子Vに印加される。位相比
較器IC7は、入力端■の信号と入力端Rに印加される
基準信号の位相を比較して、基準信号の位相に対して入
力端Vの信号の位相が遅れていると、出力端Uにパルス
信号(低レベルで有効)を出力し、基準信号の位相に対
して入力端Vの信号の位相が進んでいると、出力端りに
パルス信号を出力する。
FIG. 4b is a time chart showing the operation of the phase comparison control system. The operation of the phase comparison control system will be explained with reference to FIGS. 3a and 4b. The feedback signal from the photosensor PS is frequency-divided to 1/4 by the divider DRV and applied to the terminal V of the phase comparator C7. The phase comparator IC7 compares the phase of the signal at the input terminal (2) and the reference signal applied to the input terminal R, and if the phase of the signal at the input terminal V lags behind the phase of the reference signal, the phase comparator IC7 A pulse signal (valid at low level) is output to U, and if the phase of the signal at input terminal V is ahead of the phase of the reference signal, a pulse signal is output to the output terminal.

第4c図はPWM制御系および位相比較制御系の出力信
号と、モータ駆動回路に印加される信号およびサーボモ
ータSVMに流れる電流の波形との関係を示すタイムチ
ャートである。第3a図。
FIG. 4c is a time chart showing the relationship between the output signals of the PWM control system and the phase comparison control system, the signals applied to the motor drive circuit, and the waveforms of the current flowing through the servo motor SVM. Figure 3a.

第3b図および第4c図を参照して説明する。サーボモ
ータSVMの速度が遅く位相遅れを生じた場合、位相比
較器IC7は、出力端りが高レベルHになり、出力端U
に遅れの位相差ΔΦに応じたパルス幅の低レベルLのパ
ルス信号を生ずる。またPWM制御系は、位相比較系の
制御とは関係なくフォトセンサPSからの信号の周波数
に応じたPWM信号を出力する。この状態においては、
PWM信号が高レベルHの区間、およびIC7の出力端
Uが低レベルの区間において、トランジスタQ2のベー
スにオン付勢電圧(H)が印加され、それらの期間中サ
ーボモータSVMに電流が流れ、サーボモータが位相比
較系とPWM系の両者により加速される。サーボモータ
SVMの速度が速くなりフィードバック信号の位相が進
んだ場合には、位相比較器IC7の出力端りに位相の進
み角ΔΦに応じたパルス幅の低レベルLの信号が生ずる
This will be explained with reference to FIGS. 3b and 4c. When the speed of the servo motor SVM is slow and a phase lag occurs, the output end of the phase comparator IC7 becomes high level H, and the output end U
A low level L pulse signal having a pulse width corresponding to the delay phase difference ΔΦ is generated. Further, the PWM control system outputs a PWM signal according to the frequency of the signal from the photosensor PS, regardless of the control of the phase comparison system. In this state,
In the period in which the PWM signal is at a high level H, and in the period in which the output terminal U of IC7 is at a low level, an on-energizing voltage (H) is applied to the base of the transistor Q2, and a current flows through the servo motor SVM during these periods. The servo motor is accelerated by both the phase comparison system and the PWM system. When the speed of the servo motor SVM increases and the phase of the feedback signal advances, a low level L signal with a pulse width corresponding to the phase advance angle ΔΦ is generated at the output end of the phase comparator IC7.

このとき、PWM制御系はその系で生成したPWM信号
Vcを抵抗R11に印加するが、IC7のDが低レベル
Lのタイミングでは、ダイオードD4が順方向にパイ、
アスされてトランジスタQ2のベース端を低レベルLに
おとすので、サーボモータの電流は遮断される。つまり
モータ速度が速い場合には、PWM信号Vcが高レベル
でありしかも位相比較器IC7のDが高レベルである時
にのみモータ電流が流れるので位相制御の分だけサーボ
モータは減速される。制御回路CPUのオン・オフ信号
が高レベル(駆動禁止レベル)のときには、インバータ
ーIC8eの出力端が低レベルになって、トランジスタ
Q2のベース電位を強制的に消勢レベルにおとすので、
モータは動作しない。位相比較制御系はモータの動作に
対して追従が速いので、たとえば複写機の駆動系の場合
のように、クラッチのオン・オフで負荷を切換る場合に
は、その切 。
At this time, the PWM control system applies the PWM signal Vc generated by the system to the resistor R11, but at the timing when the D of the IC7 is at the low level L, the diode D4 moves in the forward direction to
Since the base terminal of the transistor Q2 is turned to a low level L, the current of the servo motor is cut off. That is, when the motor speed is high, the motor current flows only when the PWM signal Vc is at a high level and D of the phase comparator IC7 is at a high level, so the servo motor is decelerated by the amount of phase control. When the on/off signal of the control circuit CPU is at a high level (drive prohibition level), the output terminal of the inverter IC8e becomes a low level, and the base potential of the transistor Q2 is forcibly set to the deactivation level.
Motor does not work. The phase comparison control system follows the motor operation quickly, so when switching the load by turning on and off the clutch, as in the case of the drive system of a copying machine, for example, it is necessary to switch the load.

換の際の負荷変化に対して位相比較制御系が作動して、
速度補正のための加速又は減速がすばやく行なわれる。
The phase comparison control system operates in response to load changes during conversion,
Acceleration or deceleration for speed correction is performed quickly.

以上の実施例におりては、分周器DVUの分周比を4と
したが、こめ値は特に限定するものではない。こ・の分
周比は、誉−ボモータの回転数、サーボモータの時定数
、ロータリーエンコーダの分解能(実施例ではディスク
のスリット数)等に応じて任意に設定しうる。しかし1
分周比をあまり大きくするのは位相比較の回数が少なく
なるので好ましくなく、分周比は4程度とするのが妥当
である。
In the above embodiment, the frequency division ratio of the frequency divider DVU is set to 4, but the integer value is not particularly limited. This frequency division ratio can be arbitrarily set depending on the rotational speed of the Homare motor, the time constant of the servo motor, the resolution of the rotary encoder (in the embodiment, the number of slits in the disk), and the like. But 1
It is not preferable to make the frequency division ratio too large because it reduces the number of phase comparisons, and it is appropriate to set the frequency division ratio to about 4.

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

第1a図はモータ制御の印加電圧とモータ駆動電流の関
係を示すタイムチャート、第1b図は位相制御における
位相差ΔΦとモータの発生するトルクの関係を示すグラ
フ、第2図は制御信号とモータ電流の関係を示すタイム
チャート、第3a図および第3b図は一実施例の電気回
路構成を示すブロック図、第4a図はPWM制御系の動
作を示すタイムチャート、第4b図は位相比較制御系の
動作を示すタイムチャート、第4C図は各制御系の出力
信号とモータを駆動する信号の波形を示すタイムチャー
トである。 CPU:制御回路  DVU:分周器(分局回路)EV
A:誤差増幅器 FVC: F/V変換回路(信号変換器)ST1、ST
2:シュミットトリガ STU:鋸歯状波発振回路 IC7:位相比較器SVM
:サーボモータ DRV:モータ駆動回路DK:ディス
ク PS:フォトセンサ(検出手段)
Figure 1a is a time chart showing the relationship between the applied voltage for motor control and the motor drive current, Figure 1b is a graph showing the relationship between the phase difference ΔΦ in phase control and the torque generated by the motor, and Figure 2 is a graph showing the relationship between the control signal and the motor drive current. Figures 3a and 3b are block diagrams showing the electric circuit configuration of one embodiment. Figure 4a is a time chart showing the operation of the PWM control system. Figure 4b is a phase comparison control system. FIG. 4C is a time chart showing the waveforms of output signals of each control system and signals for driving the motor. CPU: Control circuit DVU: Frequency divider (branch circuit) EV
A: Error amplifier FVC: F/V conversion circuit (signal converter) ST1, ST
2: Schmitt trigger STU: Sawtooth wave oscillation circuit IC7: Phase comparator SVM
: Servo motor DRV: Motor drive circuit DK: Disk PS: Photo sensor (detection means)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電動機の動作速度に応じた周波数のフィードバッ
ク信号を得て、そのフィードバック信号に応じたレベル
と、所定周波数の第1の基準信号のレベルを比較して、
パルス幅の変化する第1の制御信号を生成し、前記フィ
ードバック信号と第2の基準信号の位相を比較してその
結果に応じた第2の制御信号を生成し、第1の制御信号
と第2の制御信号に応じて電動機の付勢をオン・オフ制
御するサーボ制御において、第1・の基準信号の周期T
1を第2の基準信号の周期T2に対して°゛T2≦T1
≦3・T2 の範囲に設定したことを特徴とする電動機のサーボ制御
方式。
(1) Obtain a feedback signal with a frequency corresponding to the operating speed of the electric motor, and compare the level according to the feedback signal with the level of the first reference signal of a predetermined frequency,
generating a first control signal whose pulse width changes; comparing the phases of the feedback signal and a second reference signal; generating a second control signal according to the result; In servo control that turns on and off the energization of the electric motor according to the second control signal, the period T of the first reference signal
1 with respect to the period T2 of the second reference signal °゛T2≦T1
A servo control method for an electric motor, characterized in that the servo control method is set within a range of ≦3・T2.
(2)第1の基準信号は蛎書状波である前記特許請求の
範囲第(1)項記載の電動機のサーボ制御方式。
(2) A servo control system for an electric motor according to claim (1), wherein the first reference signal is a letter wave.
(3)フィードバック信号に応じたレベルは、フィード
バック信号を周波数/アナログ信号変換して得るものと
した、前記特許請求の範囲第(1)項記載の電動機のサ
ーボ制御方式。
(3) A servo control system for an electric motor according to claim (1), wherein the level corresponding to the feedback signal is obtained by frequency/analog signal conversion of the feedback signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0643531U (en) * 1992-11-17 1994-06-10 東芝硝子株式会社 Electronic thermometer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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