JPS605156B2 - electromagnetic positioning device - Google Patents

electromagnetic positioning device

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JPS605156B2
JPS605156B2 JP739777A JP739777A JPS605156B2 JP S605156 B2 JPS605156 B2 JP S605156B2 JP 739777 A JP739777 A JP 739777A JP 739777 A JP739777 A JP 739777A JP S605156 B2 JPS605156 B2 JP S605156B2
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control
periodic function
section
movable part
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JP739777A
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吉春 石黒
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Seiko Epson Corp
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電磁駆動装置の可動部を高精度に位置決めす
る電磁位置決め装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electromagnetic positioning device that positions a movable part of an electromagnetic drive device with high precision.

従来の位置決め装置においては位置決め動作を高精度で
スムーズでかつ迅速に行う為に、位置、速度、加速度の
3成分を負帰還する場合、検出部と負帰還する部分が、
高価でかつ複雑であった。
In conventional positioning devices, in order to perform positioning operations with high accuracy, smoothness, and speed, when the three components of position, velocity, and acceleration are negatively fed back, the detection part and the negative feedback part are
It was expensive and complicated.

本発明により高速、高精度な位置決め動作を安価で簡単
な装置を得ることを目的としている。以下、本発明の一
実施例を図面に基づいて詳細に説明する。第1図は電磁
駆動部を示したものであり、図において1は円筒状また
は円柱状の磁性体で形成され、その外周面に中心髄と平
行に一定のピッチPの歯を有する可動部である。
It is an object of the present invention to obtain an inexpensive and simple device that performs high-speed, high-precision positioning operations. Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. Fig. 1 shows an electromagnetic drive part, and in the figure, 1 is a movable part made of a cylindrical or cylindrical magnetic material and having teeth at a constant pitch P on its outer circumferential surface parallel to the central pulp. be.

2は上記可動部1をある距離をもって離れた状態で取り
囲んで配置され、磁気的に可動部1と相互作用して、可
動部1に回転力を与える固定部である。
Reference numeral 2 denotes a fixed part that surrounds the movable part 1 at a certain distance and magnetically interacts with the movable part 1 to apply rotational force to the movable part 1.

3,4,5,6は固定部2に設けられた極である。3, 4, 5, and 6 are poles provided on the fixed part 2.

この複数個の極3〜6は各々に巻かれた励磁巻線7,8
,9,10の発生する起磁力によって可動部1の歯11
と磁気回路を形成し、前記磁気回路の磁路抵抗の変化に
よって可動部1に対し回転力及び位置決め動作を与える
。又複数個の極3〜6の前記可動部の歯11と対向する
面には各々、可動部の歯11のピッチPと同ピッチで歯
切りをしてある。次に可動部1の歯11のピッチPを1
周期すなわち2汀とし、時計回りを正回転として、各極
3〜6の歯12の可動部1の歯11に対する相対位置を
説明する。
These plurality of poles 3 to 6 are each wound with excitation windings 7 and 8.
, 9, 10 generate teeth 11 of the movable part 1.
A magnetic circuit is formed with the magnetic circuit, and rotational force and positioning operation are applied to the movable part 1 by changing the magnetic path resistance of the magnetic circuit. Further, the surfaces of the plurality of poles 3 to 6 facing the teeth 11 of the movable portion are each cut at the same pitch as the pitch P of the teeth 11 of the movable portion. Next, the pitch P of the teeth 11 of the movable part 1 is set to 1
The relative positions of the teeth 12 of each of the poles 3 to 6 with respect to the teeth 11 of the movable part 1 will be explained assuming that the period is two stages and that clockwise rotation is normal rotation.

可動部1の歯11と極の歯12が一致している極3をA
相すなわち零位相とすると、極4はm/2進み位相でB
相となり、極5は汀、進み又は遅れ位相で−A相となり
、極6はけ/2遅れ位相で一B相となる様に配置されて
いる。第2図は各極3〜6の励磁巻線7,8,9,10
1こ流す励磁電流(制御電流)の各々の位相関係を示し
た図である。励磁巻線7は極3に巻かれており制御電流
A相、励磁巻線8は極4に巻かれており制御電流B相、
励磁巻線9は極5に巻かれており制御電流−A相「励磁
巻線101ま極6に巻かれており制御電流−B相がそれ
ぞれ流される。以上の事からわかる様に第1図に示す電
磁駆動部は同期モータの一種であり、上記制御電流の位
相と同期して可動部1(以下これをロータ1と称す)は
回転する。従って制御電流の位相を進ませればローター
は正回転し、制御電流位相を逆方向に進ませれば逆方向
に回転する。同時に第1図においてローターをある角度
に停止させたい時は制御電流の位相を停止させればよい
訳である。次に上言己制御電流の位相を制御するための
装置の説明をする。第3図は電磁駆動部の位置決め動作
を制御する装置のブロック図である。図において、21
は磁気テープ、紙テープリーダ、又はコンピュータなど
のデータ入力装置であり、例えば電磁駆動部のロータ1
をある角度a,だけ回転させたい場合、角度8,をデー
タとして、後述する速度演算部22に入力する装置であ
る。
A is the pole 3 where the teeth 11 of the movable part 1 and the teeth 12 of the pole match.
phase, that is, zero phase, pole 4 is m/2 leading phase and B
The pole 5 is arranged so that it becomes the -A phase when it is in the stagnant, leading or lagging phase, and the pole 6 becomes the -B phase when it is in the lagging phase. Figure 2 shows the excitation windings 7, 8, 9, 10 of each pole 3 to 6.
2 is a diagram showing the phase relationship of each excitation current (control current) that flows once. FIG. The excitation winding 7 is wound around the pole 3 and carries the control current A phase, and the excitation winding 8 is wound around the pole 4 and carries the control current B phase.
The excitation winding 9 is wound around the pole 5, and the control current -A phase is passed through the excitation winding 101.The excitation winding 9 is wound around the pole 6, and the control current -B phase is passed through it. The electromagnetic drive unit shown in is a type of synchronous motor, and the movable part 1 (hereinafter referred to as rotor 1) rotates in synchronization with the phase of the control current.Therefore, if the phase of the control current is advanced, the rotor will rotate. If the rotor rotates in the forward direction and the control current phase is advanced in the opposite direction, it will rotate in the opposite direction.At the same time, if you want to stop the rotor at a certain angle in FIG. 1, you can stop the phase of the control current. Next, a device for controlling the phase of the self-control current will be explained. Fig. 3 is a block diagram of a device for controlling the positioning operation of the electromagnetic drive section. In the figure, 21
is a data input device such as a magnetic tape, a paper tape reader, or a computer; for example, the rotor 1 of the electromagnetic drive unit
When it is desired to rotate the motor by a certain angle a, this device inputs the angle 8 as data to a speed calculation section 22, which will be described later.

速度演算部22はデータ角度8,を入力される事によっ
て、ローターが零から0.まで回転する間の瞬時瞬時の
ロータ1の動くべき回転速度(角速度)のcを演算し出
力する。
The speed calculation unit 22 receives the data angle 8, and changes the rotor from zero to 0. The rotational speed (angular velocity) c of the rotor 1 at which it should move at each moment during rotation is calculated and output.

第4図に速度演算部の出力である時間と角速度wcの関
係を示す。又速度演算部22の出力はパルスであり、1
パルスはローターをある一定の角度だけ回転させるとい
う意味を有する。角速度のcは上記パルスの単時間当り
の数すなわちパルス密度で表わされる。例えば第4図の
様な速度制御を行う場合、図においてa−b区間は、加
速区間でありパルス密度はaからbに向って徐々に高く
なる。b−c間は等速区間でありパルス密度は一定、c
−d間は減速区間でありパルス密度は徐々に低くなる訳
である。第3図における23は速度演算部22の出力で
あるパルス信号を受けて、そのパルス密度に比例した周
波数の三角関数を複数相発生する関数発生部である。
FIG. 4 shows the relationship between time and angular velocity wc, which is the output of the velocity calculation section. Also, the output of the speed calculation section 22 is a pulse, and 1
A pulse means to rotate the rotor by a certain angle. The angular velocity c is expressed by the number of pulses per unit time, that is, the pulse density. For example, when performing speed control as shown in FIG. 4, the section a-b in the figure is an acceleration section, and the pulse density gradually increases from a to b. Between b and c is a constant velocity section and the pulse density is constant, c
-d is a deceleration section where the pulse density gradually decreases. Reference numeral 23 in FIG. 3 is a function generating section which receives the pulse signal output from the speed calculation section 22 and generates a plurality of phases of trigonometric functions with frequencies proportional to the pulse density.

本実施例では‘1}式に示す2相の三角関数JA、OB
を関数発生部が出力するとする。上記の正、余弦波はN
個のパルスが関数発生部23に入力される事によって一
周期を形成する。すなわち位相が2mだけ進む訳である
。従って、関数発生部23に1パルス入力されると、正
、余弦波の位相は2灯/Nだけ進む事になる。
In this example, two-phase trigonometric functions JA and OB shown in equation '1} are used.
Suppose that the function generator outputs . The above positive and cosine waves are N
One period is formed by inputting these pulses to the function generating section 23. In other words, the phase advances by 2 m. Therefore, when one pulse is input to the function generator 23, the phases of the positive and cosine waves advance by 2 lights/N.

又、同時にデータ入力装置21からは可動部1を、正方
向に回転させるのか、または貸方向に回転させるのかを
示す方向信号が速度演算部22を通して関数発生部23
に入力される。関数発生部23は上記方向信号によって
、出力である正、余弦波の位相を正方向に進ませるか、
負方向に進ませるかを決定する。第3図において24は
、ロータ1の回転位置を検出する検出部27の出力によ
って、上記正、余弦波の位相を制御する位相制御部であ
る。
At the same time, a direction signal indicating whether to rotate the movable part 1 in the forward direction or in the forward direction is sent from the data input device 21 to the function generating section 23 via the speed calculating section 22.
is input. The function generator 23 advances the phase of the output positive and cosine waves in the positive direction according to the direction signal, or
Decide whether to proceed in the negative direction. In FIG. 3, reference numeral 24 denotes a phase control section that controls the phases of the sine and cosine waves based on the output of the detection section 27 that detects the rotational position of the rotor 1.

ただし、説明の便宜上正、余弦波は今何の変化もなく位
相制御回路を通って電流増中部25に入力されたと考え
る。なお検出部27と位相制御部24に関しては後で詳
細に説明する。25は位相制御部24の出力である正、
余弦波(制御周期関数)の瞬時瞬時の値に比例した電流
を電磁駆動部26に供給する電流増中部である。
However, for convenience of explanation, it is assumed that the positive and cosine waves are now input to the current intensifier 25 through the phase control circuit without any change. Note that the detection section 27 and the phase control section 24 will be explained in detail later. 25 is the positive output of the phase control section 24;
This is a current increasing part that supplies a current proportional to the instantaneous value of a cosine wave (control periodic function) to the electromagnetic drive part 26.

26は第1図に示す同期モータ(レラクタンスモータ)
である。
26 is the synchronous motor (reluctance motor) shown in Figure 1.
It is.

従って■式に示す4相の制御電流OA、?B、一?A、
一?Bが電流増中部25によってそれぞれ励磁巻線7,
8,9,10‘こ流される。
Therefore, the four-phase control current OA shown in formula ■, ? B. One? A,
one? B is the excitation winding 7 by the current multiplier 25,
8, 9, 10' washed away.

以上の事から分かる様に前記した速度演算部22の出力
パルス、Nパルス(正、余弦波の一周期分)で1はその
歯11の1ピッチPだけ回転する。
As can be seen from the above, the gear 1 rotates by one pitch P of its teeth 11 with the N pulses (one period of a positive and cosine wave) output from the speed calculation section 22.

すなわち1パルスではP/Nピッチだけ回転する。従っ
てNを大きくすれば1パルスで回転する角度を限りなく
小さく出来る訳である。前記の説明からすればこれでか
なり高精度の位置決めが可能の様に思われるが、実際は
モータの負荷例えばロータ1の軸受け摩擦、ロータ軸に
加えられる被可動物などにより、可動部1は制御電流位
相とはずれた位置に停止する。
That is, one pulse rotates by a P/N pitch. Therefore, by increasing N, the angle of rotation per pulse can be made infinitely small. Judging from the above explanation, it seems that positioning with a fairly high degree of precision is possible, but in reality, the movable part 1 is affected by the control current due to motor loads such as bearing friction of the rotor 1, movable objects applied to the rotor shaft, etc. Stops at a position out of phase.

これから説明する検出部27と位相制御部24は可動部
1の位置を検出して制御電流位相に員婦環する事によて
上記ローターの回転位置と制御電流位相の狂いを零にす
るためのものである。通常同期モータにおいて、ロータ
ーは必ずロータの負荷によって制御電流位相とはある角
度めだけずれて追従している。
The detection unit 27 and the phase control unit 24, which will be described from now on, detect the position of the movable part 1 and adjust the control current phase to zero the rotational position of the rotor and the control current phase. It is something. In a normal synchronous motor, the rotor always follows the control current phase at a certain angle depending on the load on the rotor.

今ロータの位置を制御電流位相に対して、機械位相と称
し、制式で表わせるとすれば但し CMAは極3(A相)に対するロータの位相?M旧は極
4(B相)に対するロータの位相 糊式における位相差◇を零にするためには制御電流は{
4’式の様にすればよい事は明らかである。
Now, if the rotor position is called the mechanical phase with respect to the control current phase and can be expressed by a formula, then CMA is the rotor phase with respect to pole 3 (A phase)? For M old, in order to make the phase difference ◇ in the rotor phase glue formula for pole 4 (B phase) zero, the control current is {
It is obvious that the formula 4' should be used.

■式においてKは帰環定数であり、位置決め制御系によ
って最適値を選べば良い。本実施例では、K=1として
説明してゆく。第3図における27はロータ1の電流位
相8に対する位相を検出する検出部であって第5図に詳
細を示す。
In the formula (2), K is a return constant, and the optimum value can be selected depending on the positioning control system. In this embodiment, the explanation will be made assuming that K=1. Reference numeral 27 in FIG. 3 is a detection unit for detecting the phase of the rotor 1 relative to the current phase 8, and the details are shown in FIG.

第5図において31は磁性体又は導体でできたセンサリ
ングであり、ロータ1に取付けられてある。又センサリ
ングに設けられた歯31a.・….・・・のピッチはロ
ータ1の歯11のピッチPと同じである。32はセンサ
であり、センサリング31とはある距離を隔てて設けら
れている。
In FIG. 5, 31 is a sensor ring made of a magnetic material or a conductor, and is attached to the rotor 1. Also, teeth 31a provided on the sensor ring.・…. ... is the same as the pitch P of the teeth 11 of the rotor 1. 32 is a sensor, which is provided at a certain distance from the sensor ring 31.

又ロータ1の歯11との相互関係は極3(A相)の歯1
2とローターの歯11との相互関係と同じである。又セ
ンサ32に巻かれたコイル41の両端のィンダクタンス
はセンサリング31の回転に伴って周期的に変化する訳
である。B相センサ33はセンサ32と同じ働きをする
もので、センサリング31の歯31aとの相互関係は極
4(B相)の歯12とローターの歯11との相互関係と
同じである。センサ32又はB相センサ33とセンサリ
ング31との間で形成する磁路の磁気抵抗の変化による
センサコイル41,42両端のィンダクタンスの変化は
センサリング31の歯31aとセンサ32又はB相セン
サ33の歯の形状を適当に形成する事により側式の様に
表わせる三角関数となる。前記の説明よりわかる様に【
5)式はロータの機械位相を表わしている。従ってどa
と【3}式における◇MA、ご bと{3’式における
ぐMBは同等である。34はコイル41のィンダクタン
スを検出するA相ィンダクタンス検出回路である。
Also, the mutual relationship with the tooth 11 of the rotor 1 is that the tooth 1 of the pole 3 (A phase)
2 and the rotor teeth 11. Further, the inductance at both ends of the coil 41 wound around the sensor 32 changes periodically as the sensor ring 31 rotates. The B-phase sensor 33 has the same function as the sensor 32, and its relationship with the teeth 31a of the sensor ring 31 is the same as the relationship between the teeth 12 of the pole 4 (B-phase) and the teeth 11 of the rotor. Changes in inductance at both ends of the sensor coils 41 and 42 due to changes in magnetic resistance of the magnetic path formed between the sensor 32 or the B-phase sensor 33 and the sensor ring 31 are caused by the change in inductance between the teeth 31a of the sensor ring 31 and the sensor 32 or the B-phase sensor. By appropriately forming the shape of the 33 teeth, a trigonometric function can be expressed as a side equation. As you can see from the above explanation [
Equation 5) represents the mechanical phase of the rotor. Therefore, what a
◇MA and b in formula [3} and MB in formula {3' are equivalent. 34 is an A-phase inductance detection circuit that detects the inductance of the coil 41.

(出力ごa)35はコイル42のィンダクタンスを検出
するB相ィンダクタンス検出回路である。
(Output a) 35 is a B-phase inductance detection circuit that detects the inductance of the coil 42.

(出力ごb)36,37は微分回路、38,39は乗算
回路、4川ま減算回路であり{6ー式の演算を行うこと
によってセンサリング則ちローターの角速度Woを出力
している。
(Output b) 36 and 37 are differentiating circuits, 38 and 39 are multiplication circuits, and four-way subtraction circuits, which output the sensoring, that is, the angular velocity Wo of the rotor by performing the calculation of the formula {6--.

w。lol.

=浮れb+学X…・・.・..・棚第3図における24
は関数発生部23の位相ぐA,JBと検出部27の出力
ごa,ごbの加減乗除演算により、位置の負帰還をした
制御電流の位相(制御周期関数)OAC,ぐBCを発生
している位相制御部である。
= float b + study x...・.. ..・24 in shelf diagram 3
By adding, subtracting, multiplying, and dividing the phases A and JB of the function generator 23 and the outputs a and b of the detector 27, the phases (control period functions) OAC and GBC of the control current with negative position feedback are generated. This is a phase control section.

第6図に上記&相制御部24の詳細図を示す。FIG. 6 shows a detailed diagram of the &phase control section 24.

位相制御部24はの式の演算を行う事によって制御電流
◇AC、JBCを発生している。以下の式に従て各素子
の働きを説明してゆく。OAC=cos(a+○)=O
AX(ごaXぐA十ごbXJB)−OB(ごa◇B−ご
bJA)OBC=Sin(a十ぐ)=OBX(ごaXO
A+どbXOB)十OA(ごa◇B−ごb?B)………
の図において51はごa×OAの乗算を行う乗算回路、
52はごb×OBの乗算を行う乗算回路、55は乗算回
路51と52の出力の和をとる加算回路で出力はcos
めで表わせる。
The phase control unit 24 generates control currents ◇AC and JBC by calculating the following equations. The function of each element will be explained according to the following equations. OAC=cos(a+○)=O
AX (go a
A+DobXOB) 10OA(Goa◇B-Gob?B)……
In the figure, 51 is a multiplication circuit that multiplies a x OA.
52 is a multiplier circuit that multiplies b x OB, 55 is an adder circuit that sums the outputs of multiplier circuits 51 and 52, and the output is cos
I can express it visually.

53はごa×OBの乗算を行う乗算回路、54はごb×
?Aの乗算を行う乗算回路、56は乗算回路53と54
の出力差、すなわちごa×OB−ごb×OAの演算を行
う減算回路であり、出力はsinめで表わされる。
53 is a multiplication circuit that multiplies a x OB, and 54 is a multiplication circuit that multiplies a x OB.
? A multiplication circuit that multiplies A, 56 is a multiplication circuit 53 and 54
This is a subtraction circuit that calculates the output difference, that is, a×OB−gob×OA, and the output is expressed as the sine.

57はめA×cos?の乗算を行う乗算回路、58はO
Bxsin◇の乗算を行う乗算回路、71は乗算回路5
7と58の出力の差、即ちOA×COS中−OB×Si
n?の演算を行う減算回路であり出力はめACで表わせ
る。
57 fit A×cos? A multiplication circuit 58 is O
A multiplication circuit that performs multiplication of Bxsin◇, 71 is a multiplication circuit 5
The difference between the outputs of 7 and 58, i.e. OA x COS - OB x Si
n? This is a subtraction circuit that performs calculations, and the output can be expressed as AC.

59はめB×cos?の乗算を行う乗算回路、6川ます
A×sinJの乗算を行う乗算回路、72は乗算回路5
9と60の出力の和、即ちOB×cosぐ十OA×si
nめの演算を行う加算回路であり、出力はぐBCで表わ
せる。
59 fit B×cos? 72 is a multiplication circuit 5.
The sum of the outputs of 9 and 60, that is, OB x cos 0 OA x si
This is an adder circuit that performs the nth operation, and the output can be expressed as BC.

73,74はインバーターで、それぞれOAC、OBC
に−1を秦算し、一?AC、一OBCを出力している。
73 and 74 are inverters, OAC and OBC respectively.
Calculate -1 to 1? Outputs AC and one OBC.

以上の説明よりわかる様に位相制御部24もこより位置
成分の負帰還を行った制御電流OAC,?BCを得る事
が出きる。次に第7図において、他の実施例について説
明する。
As can be seen from the above explanation, the phase control unit 24 also performs negative feedback of the position component of the control current OAC, ? You can get BC. Next, referring to FIG. 7, another embodiment will be described.

第7図は第3図における他の実施例を示したもので特許
請求の範囲2に相当する。上記実施例は第6図に示した
位置成分の負帰還を行う位相制御部24に速度成分の負
帰還を加えたもので下記した棚a、b式に示す演算を行
う事によって実現している。なお、第6図と第7図にお
いて同番号の素子は同等の動きをするものなので説明を
省く。◇ACic。
FIG. 7 shows another embodiment of FIG. 3, and corresponds to claim 2. The above embodiment is obtained by adding negative feedback of the velocity component to the phase control section 24 that performs negative feedback of the position component shown in FIG. 6, and is realized by performing the calculations shown in the equations a and b below. . Note that elements with the same numbers in FIG. 6 and FIG. 7 operate in the same manner, so their explanations will be omitted. ◇ACic.

s8×(cos少十のfXSin少)−Sin8×(S
inJ+■fXCOSJ)=Cos(8十Jひ)……{
81abJBC;Sin8×(COS?十のfXSin
○)十cosOX(Sinで十のfXc。s○)=Si
n(8十〇ひ)……【8}b但しのfニのL一の0 ?ひ=sin‐1(Sin○十のfXCOS○)以下各
素子の働きを説明きてゆく。
s8×(cos small ten fXSin small)−Sin8×(S
inJ+■fXCOSJ)=Cos(80Jhi)...{
81abJBC;Sin8×(COS?10 fXSin
○) 10 cosOX (10 fXc in Sin. s○) = Si
n (800hi)...[8}bHowever, fni's L-1's 0? h=sin-1 (fXCOS○ of Sin○1) The function of each element will be explained below.

61は◇Aを微分する微分回路、62は◇Bを微分する
微分回路、63は微分回路61の出力とOBを乗算する
乗算回路、64は微分回路62の出力とぐAを乗算する
乗算回路、61は乗算回路63,64との出力の差をと
る減算回路で出力の‘で表わせる。
61 is a differentiation circuit that differentiates ◇A, 62 is a differentiation circuit that differentiates ◇B, 63 is a multiplication circuit that multiplies the output of the differentiation circuit 61 and OB, and 64 is a multiplication circuit that multiplies the output of the differentiation circuit 62 by A. , 61 is a subtraction circuit that takes the difference between the outputs of the multiplication circuits 63 and 64, and the output can be expressed as ''.

66はの↓とのoとの差をとる減算回路であり出力はの
fで表わされる。
66 is a subtraction circuit which takes the difference between ↓ and o, and the output is expressed as f.

上記のfは関数発生部23の出力の角速度wcに対して
の可動部1の余分な動き‘こよる速度成分を示す。67
は上記のfとsinふとを乗算する乗算回路であり、の
fをcos?に対する位相成分に変換している。
The above f indicates the velocity component caused by the extra movement of the movable part 1 with respect to the angular velocity wc of the output of the function generating part 23. 67
is a multiplication circuit that multiplies the above f by the sin foot, and the f is cos? It is converted into a phase component for .

68は上記のfとcosめを乗算する乗算回路であり、
のfをsin◇に対する位相成分に変換している。
68 is a multiplication circuit that multiplies the above f and cos,
f is converted into a phase component for sin◇.

69は乗算回路67の出力とcos◇との和をとる加算
回路であって、この回路で角速度成分の制御電流に対す
る負帰還が行われる。
Reference numeral 69 denotes an adder circuit that calculates the sum of the output of the multiplier circuit 67 and cos◇, and this circuit provides negative feedback to the control current of the angular velocity component.

7川ま加算回路69と同等の働きをする加算回路であっ
て、乗算回路68の出力とsin◇との和をとつている
This adder circuit has the same function as the adder circuit 69, and calculates the sum of the output of the multiplier circuit 68 and sin◇.

実際は帰還する■fの値にKfという帰還定数を乗じて
、使用する位置決め制御系の最適制御が可能になる様に
Kfを決定すればより効果的である。
In fact, it is more effective to multiply the feedback value of f by a feedback constant called Kf to determine Kf so as to enable optimal control of the positioning control system to be used.

上記2つの実施例において位置成分、速度成分の負帰還
方法を示したが、これに加速度成分(角加速度成分)の
負帰還を行えば、位置決め制御系においてより効果的で
ある。
In the above two embodiments, the method of negative feedback of the position component and velocity component was shown, but if negative feedback of the acceleration component (angular acceleration component) is performed in addition to this method, it will be more effective in the positioning control system.

第7図の実施例においてのfが得られているのであるか
らのfを微分すれば負帰還するべき角加速度成分が得ら
れ、第7図における速度成分の負帰還方法と同様に行え
ば、角加速度成分の負帰還が得られる事は明らかである
Since f in the embodiment of FIG. 7 has been obtained, by differentiating f, the angular acceleration component to be negatively fed back can be obtained, and if performed in the same manner as the negative feedback method of the velocity component in FIG. 7, It is clear that negative feedback of the angular acceleration component can be obtained.

又、本実施例においての検出部は電磁的なものであるが
、光学的な検出等、他の検出方法でも可能な事は明らか
である。
Further, although the detection section in this embodiment is an electromagnetic one, it is obvious that other detection methods such as optical detection are also possible.

又、第5図においてセンサリング31を固定し可動部に
センサ32,33を取り付けてもよい。以上の事をまと
めてみると、一般に第1図に示す様な同期モータは非常
に簡単に表わすと第8図の如く表わせる。
Alternatively, in FIG. 5, the sensor ring 31 may be fixed and the sensors 32 and 33 may be attached to the movable part. To summarize the above, a synchronous motor as shown in FIG. 1 can be expressed very simply as shown in FIG. 8.

図において81はロータ軸に加わる負荷の質量を表わす
(ロータ自体の質量も含む)。82は電磁駆動部の駆動
力に相当するバネ定数を表わす。
In the figure, 81 represents the mass of the load applied to the rotor shaft (including the mass of the rotor itself). 82 represents a spring constant corresponding to the driving force of the electromagnetic drive section.

83は風損、又は渦電流等による粘性損を表わす。83 represents windage loss or viscous loss due to eddy current or the like.

84は固定部である。84 is a fixed part.

従って本図において電磁駆動部を動かすという事は固定
部84を動かす事となる。この時の負荷81がロータの
動きとなる訳である。第8図に示す系でわかる様に固定
部84の動きを制御電流位相を考えて、ロータ1の動き
則ち負荷81の動きは固定部84の動きに対してあるず
れ角度0を有して追従する。この時の角度Jはバネ82
の伸びに相当する。
Therefore, in this figure, moving the electromagnetic drive section means moving the fixed section 84. The load 81 at this time becomes the movement of the rotor. As can be seen from the system shown in FIG. 8, considering the control current phase for the movement of the fixed part 84, the movement of the rotor 1, that is, the movement of the load 81, has a certain deviation angle of 0 with respect to the movement of the fixed part 84. Follow. The angle J at this time is the spring 82
corresponds to the growth of

又実際は負荷81には固定摩擦が必ず働き固定部84を
ある点に停止させても負荷81は停止するべき点よりず
れて停止する。本発明は第8図の系の下具合を改善する
もので、位置成分の負帰還を行うことによってバネ定数
Kを非常に大きくとれ、前記した制御電流位相則ち固定
部84の位置と負荷81Kの位置ずれを零に近ずける事
が出来る。次に第8図の様な2次系においては各要素8
1,82,83の大きさによっては共振現象を生じ最悪
の場合は負荷81は、固定部84の動きに全く追従でき
ない時もある。
Furthermore, in reality, fixed friction always acts on the load 81, and even if the fixed portion 84 is stopped at a certain point, the load 81 will stop at a position shifted from the point where it should stop. The present invention improves the lower condition of the system shown in FIG. 8, and by performing negative feedback of the positional component, the spring constant K can be made very large, and the above-mentioned control current phase is adjusted to the position of the fixed part 84 and the load 81K. The positional deviation can be brought close to zero. Next, in a quadratic system as shown in Figure 8, each element 8
Depending on the size of the fixed portions 1, 82, and 83, a resonance phenomenon may occur, and in the worst case, the load 81 may not be able to follow the movement of the fixed portion 84 at all.

そこで、速度成分を負帰還する事によって粘性損83の
値を、系が共振現象を生じない様に決定する事が出来る
。一般に、負荷81による慣性力は固定部84の速度の
変化点で生じ系全体の迅速性を悪くし、慣性力の働く点
では負荷81の振動が生じ易くもなる。本発明はこの問
題を、電磁駆動部の可動部の加速度を算出し、算出され
た加速度信号に対応して制御関数の位相を制御すること
により解決できる。上記の説明からわかる様に本発明に
より安価で、かつ簡単な装置で、位置、速度、加速度、
又はそれ等の組合せの負帰還が可能となった。
Therefore, by feeding back the velocity component negatively, the value of the viscous loss 83 can be determined so that the system does not cause resonance. Generally, the inertial force due to the load 81 occurs at a point where the speed of the fixed part 84 changes, impairing the quickness of the entire system, and the load 81 is likely to vibrate at the point where the inertial force acts. The present invention can solve this problem by calculating the acceleration of the movable part of the electromagnetic drive unit and controlling the phase of the control function in response to the calculated acceleration signal. As can be seen from the above explanation, the present invention enables position, velocity, acceleration, and
Or negative feedback of a combination thereof is now possible.

これにより従来難かしいとされていた、高精度で迅速か
つスムースに位置決め動作を行う装置が得られる。
As a result, it is possible to obtain a device that performs positioning operations quickly and smoothly with high precision, which has been considered difficult in the past.

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

図は本発明の一実施例を示す。 第1図:電磁駆動部の概略図、第2図:制御電流(励磁
電流)の位相関係図、第3図:電磁位置決め装置のブロ
ック図、第4図:制御速度(角速度)図、第5図:検出
部の詳細図、第6図:位置成分の倉帰還をするための位
相制御部、第7図:速度成分の負帰還を含む位相制御部
、第8図:電磁駆動部系の概略図。1・・・・・・可動
部、1,2・・・・・・電磁駆動部、25・・・・・・
電流増中部、27・・・・・・検出部、23・・・・・
・関数発出部、24・・・・・・位相制御部。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図
The figure shows an embodiment of the invention. Figure 1: Schematic diagram of electromagnetic drive unit, Figure 2: Phase relationship diagram of control current (excitation current), Figure 3: Block diagram of electromagnetic positioning device, Figure 4: Control speed (angular velocity) diagram, Figure 5 Figure: Detailed view of the detection unit, Figure 6: Phase control unit for feedback of position component, Figure 7: Phase control unit including negative feedback of velocity component, Figure 8: Outline of electromagnetic drive system. figure. 1...Movable part, 1, 2...Electromagnetic drive part, 25...
Current increasing part, 27...Detection part, 23...
-Function generation section, 24... Phase control section. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一定のピツチの歯を有する可動部と、この可動部の
歯に対し互いに位相差をもつて対向配置された複数の極
を有する固定部とからなる電磁駆動部と、複数相の周期
関数を発生する関数発生部と、この周期関数によつて前
記複数の極に対応した制御電流を発生する電流増巾部と
を備え、前記制御電流によつて前記電磁駆動部の位置又
は速度等を制御するものにおいて、前記電磁駆動部の固
定部に設けられ前記可動部の歯に対し互いに位相差をも
つて対向配置された少なくとも一対のセンサを有し、か
つこのセンサにより前記周期関数と同周期の検出信号を
発生する検出部と、この検出信号と前記周期関数との加
減乗演算を行ない該周期関数の位相を補正した制御周期
関数を発生するための位相制御部とを備え、この制御周
期関数を前記電流増巾部に入力することにより前記可動
部に対して位置の負帰還をする構成としたことを特徴と
する電磁位置決め装置。 2 前記電磁駆動部の可動部の動きに応じて検出される
複数相の検出信号のうちA相の検出信号の微分値および
B相の検出信号の積と、B相の検出信号の微分値および
A相の検出信号の積とを加算することにより前記可動部
の速度を検出する検出部と、この検出部により検出され
た検出速度信号と前記周期関数とを加減乗演算すること
により該検出速度に対応して位相が補正された制御周期
関数を得るための位相制御部とを備えたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の電磁位置決め装置。 3 前記検出部に検出速度を微分する微分回路を設け、
前記電磁駆動部の可動部の加速度を算出し、算出された
加速度信号と前記周期関数とを加減乗演算することによ
り該加速度信号に対応して制御周期関数の位相を制御す
る位相制御部を備えたことを特徴とする特許請求の範囲
第2項記載の電磁位置決め装置。
[Scope of Claims] 1. An electromagnetic drive unit comprising a movable part having teeth of a constant pitch, and a fixed part having a plurality of poles facing each other with a phase difference with respect to the teeth of the movable part; A function generating section that generates a periodic function of multiple phases, and a current amplification section that generates control currents corresponding to the plurality of poles using the periodic function, and the electromagnetic drive section is controlled by the control current. The device for controlling the position, speed, etc. has at least one pair of sensors provided on the fixed part of the electromagnetic drive part and arranged facing each other with a phase difference with respect to the teeth of the movable part. A detection unit that generates a detection signal having the same period as a periodic function; and a phase control unit that performs addition, subtraction, and multiplication operations on this detection signal and the periodic function to generate a control periodic function in which the phase of the periodic function is corrected. An electromagnetic positioning device characterized in that the control periodic function is inputted to the current amplification section to provide negative position feedback to the movable section. 2. The product of the differential value of the A-phase detection signal and the B-phase detection signal, and the differential value of the B-phase detection signal and a detection unit that detects the speed of the movable part by adding the product of the A-phase detection signals; and a detection unit that detects the speed of the movable part by adding and subtracting the detected speed signal detected by this detection unit and the periodic function. 2. The electromagnetic positioning device according to claim 1, further comprising a phase control section for obtaining a control periodic function whose phase is corrected in accordance with the phase control function. 3. A differentiation circuit for differentiating the detection speed is provided in the detection section,
A phase control unit that calculates the acceleration of the movable part of the electromagnetic drive unit and controls the phase of the control periodic function in response to the acceleration signal by performing addition, subtraction, and multiplication operations on the calculated acceleration signal and the periodic function. An electromagnetic positioning device according to claim 2, characterized in that:
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