JPS6061814A - 直流モ−タによる位置決め制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、ロータリーエンコーダを利用した直流モータ
による位置決め制御システムに関するものｆふ入− 〈従来技術〉 第１図に従来の位置決め制御システムのブロック図、第
２図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）に動作を説明するタイ
ムチャートを示す。

システムは、速度を検出してモータを高速回転させる速
度検出モードと、目標停止位置付近で高い位置決め精度
を得る位置検出モードを有している。

速度検出モードにおいて、直流゛モータ１の回転速度は
、マイクロコンピュータ等から構成される制御回路部２
よす発生する速度指示信号り。Ｏ，、、により制御され
る。速度指示信号り。ＯＭは数ビットのディジタル信号
で、Ｄ／Ａ変換器３によりアナログ電圧に変換される。

誤差増幅器４はこの変換したアナログ速度指示信号ＡＣ
ＯＭと、Ｆ／Ｖ変換器５によって作られる実速度信号Ａ
ｖとを比較して、その差に応じた信号を誤差信号ＡＥＲ
として出力する。

実速度信号Ａｖはエンコーダ６から発生される近似正弦
波の位置信号Ａ／　、　Ｂ　／をＦ／Ｖ変換器５に入力
して得られ、Ｆ／Ｖ変換器５はいわゆるタコジェネレー
タを構成している。エンコーダ６はインクリメント型ロ
ータリエンコーダからなり、近似正弦波の位置信号Ａ／
　、　Ｂ／の他、これを波形整形した矩形波の位置信号
Ａ、Ｂ及び基準位置信号Ｚを出力する。もちろんＡ相、
Ｂ相信号は９０’の位相差をもち、回転方向によシ進み
又は遅れが生じる。

ＰＷＭ回路７は誤差信号ＡＥＲのレベルにょシ内蔵のパ
ルス発生器のデユーティを変化させる。デユーティの可
変によシモーク駆動回路８を介して、駆動電圧を変化さ
せモータ１の回転速度を制御する。矩形波位置信号Ａ、
Ｂ、Ｚは制御回路部１においてモニターされ、位置及び
回転方向を知る。

通常起動時は、立上シを早くするため定常時と同じ速度
指示信号り。ＯＭを発生する。第２図（ａ）ではアナロ
グ化した速度指示信号Ａ。ＯＭを図示している。従って
、モータｌは定常速度に至るまでは、速度フィードバッ
クの効果（開ループ）にょシ最大駆動電圧で駆動される
。そして定常速度に達すると、閉ループで制御されるよ
うになり、定常速度を維持する比較的低い駆動電圧がか
けられる。

制御回路部２において、エンコーダ６が発生ずる矩形波
位置信号Ａ、Ｂをカウントし、目標停止位置に対する所
定位置を検知すると、速度指示信号Ｄ　ＣＯＭの指示値
を負荷の制動時特性に合わせ段階的に低下させる。これ
によってモータ１に制動が加えられる。この制御はモー
タ１が最低速になるまで累進的にかけられ、モータ１の
実速度は急速に低下する。

そして最後に目標停止位置近辺で、制御回路部２はスイ
ッチ回路ＳＷをエンコーダ６側に接続し、速度検出モー
ドから位置検出モードに切換える。

このモードでは、近似正弦波位置信号Ａ、’（Ｂ’でも
よい）のゼロクロス点が利用され、これを誤差増幅器４
に導入することによって、モータ１の位置に関する高利
得帰還ループを構成し、位置信号Ａ′のゼロクロス点で
停止させるよう動作する。

従来の構成及び動作は上述のようであって、速度検量に
よるため、システム構成が複雑でコスト高となるととも
に、速度指示信号の設定等を含め制御方法も複雑となる
欠点があった。

〈発明の目的〉 本発明は、目標位置に停止させるべき、駆動距離に対応
した加減時間をあらかじめメモリに記憶させ、駆動時に
それを読み出し、その時間に従い加速、Ｍ速駆動をし、
目標停止位置付近で速度を０にするようにしたもので、
加減速駆動が終了すると同時にエンコーダから発生する
位置信号（近似正弦波）に切換え、目標位置に停止させ
るようにした位置決め制御システムである。

本発明は目標位置付近に設定するまでは、加速、減速の
±ＤＣ駆動が行なえ、速度帰還も不用で、システム構成
及び制御手段が簡単になるという利点がある。

、゛〈飄実施例〉 以下第３図〜第８図に従って本発明の一実施例を説明す
る。

第３図は一実施例を示す本発明制御システムのブロック
図である。

制御回路部１１は先と同じくマイクロコンピュータ等か
ら構成さｎ、制御回路部１１より出力する加減速信号Ｖ
ＡＤによってモータ１２０回転速度を制御する。加減速
信号ＶＡＤは加速レベル（＋Ｖ、）、減速レベ／ｌ／（
−Ｖ、）、停止時レベ／”　（ＯＶ）の３レベルである
。加減速信号ＶＡＤは誤差増幅器１３の。＋側端子に入
力される。最終位置決め時に機能するエンコーダ１４か
らの近似正弦波位置信号Ａ′は、０レベルを中心に±Ｖ
Ａに振られるものであって、誤差増幅器１３の一側端子
に入力される。

誤差増幅器１３は加減速信号ＶＡＤと近似正弦波位置信
号Ａ′との差をとり、これを増幅して誤差信号ＤＥＲと
して出力し、駆動回路１５を介しモータ１２を駆動する
。

加減速時は、加減速信号ＶＡＤと近似正弦波位置信号Ａ
’、！：ノ差電圧が大（ＩＶＩＩ＞＞　ＩＶＡＩ　＞で
あるため、±ＤＣ電圧でモータ１２が駆動される。

制御回路部１１の加減速時間記憶部１６は、各駆動ステ
ップ（エンコーダ位置信号のサイク／し数に相当）毎に
おける加速時間及び減速時間データを記憶させておくも
ので、各加減速時間は、それぞれ駆動ステップ毎にその
目標位置に達したときにモータ１２０回転速度が０とな
るような時間である。下表に加減速時間記憶部１６への
書き込み例を示す。

駆動ステップ数は加減速時間記憶部１６の読出しアドレ
スにも相当し、駆動ステップ数の指示によシ該当アドレ
スの加速時間、減速時間データを読み出す。加速時間、
減速時間の単位は例えばｍＳである。

第４図に１ステップ駆動例の動作を説明するタイムチャ
ート、第５図に任意の複数ステップ駆動例の動作を説明
するタイムチャートを示す。この駆動例に示されるよう
に、指定される駆動ステップ数毎に応じて、そのステッ
プ駆動時における加速時間、減速時間データが加減速時
間記憶部１６より読み出され、加速期間中は加速レベ／
ｌ／（＋Ｖ、）の、減速期間中は減速レベ／ｌ／（−Ｖ
ｌ）の加減速信号ＶＡＤを出力する。誤差増幅器１３で
は近似正弦波位置信号Ａ′との差電圧が大きいため、は
ぼ加減速信号ＶＡＤに対応して加速期間では＋Ｖ２、減
速期間では−Ｖ２の駆動電圧をモータ１２に印加する。

このような制御によって、減速期間の終了時点、すなわ
ち所定ステップ数を経た目標停止位置近辺では、モータ
速度がほぼＯとなる。

なお、負荷変動や駆動電圧の変動、あるいは加減速時間
記憶部１６に記憶した加減速時間精度によって、丁度目
標位置で速度Ｏになるとは限らない。そのため、加減速
制御が終了すると、加減速信号ＶＡＤが停止時レベ／Ｉ
／（ＯＶ）に切換えられ、９近似圧弦波位置信号Ａ′　
との差電圧によるアナログフィードバックによシ目標位
置への精確な位置決め制御が行なわれる。これは従来の
位置決めモード時の動作と基本的には同じである。こう
して近似正弦波位置信号Ａ′のゼロクロス点における目
標位置で停止させられる。

第６図に目標停止位置近辺での位置決め制御例を説明す
るタイムチャートを示す。近似正弦波位置信号Ａ′のゼ
ロクロス点（０ンベ）Ｖ　）が停止位置である。例えば
、第６図に図示のように、目標停止位置を過ぎて加減速
制御が終了した場合、加減制御が終了すると同時に近似
正弦波位置信号Ａ′による制御に切換えられ、このとき
近似正弦波位置信号Ａ′は正電圧であるので誤差増幅器
１３により反転され、目標停止位置に戻るような逆電圧
が更にモータ１２に印加される。ゼロクロス点（目標停
止位置）を行き過ぎると、正電圧が印加され再びゼロク
ロス点に戻るような駆動がなされる。この振動動作を繰
返して目標停止位置に停止する（電子的にロック状態と
なる）。

加減速制御の終了時に目標停止位置に至っていない場合
は、上記と逆で、この時点では近似正弦波位置信号Ａ′
は負電圧であるので、１ず目標停止位置に進むよう正電
圧が印加される。以降、振動動作を繰返して目標停止位
置に停止することは上記の場合と同様である。

なお、」―述した目標停止位置近辺の動作は、加減速制
御の終了時点で、目標停止位置より士％ステップの範囲
内にあることが必要である。目標停止位置から％ステラ
プ以上行き過ぎた場合、又は％ステップ以上手前の場合
は、目標停止位置から１ステップ以上ずれた位置で停止
する。

ところで、制御回路部１１において、矩形波位置信号Ａ
、Ｂ、Ｚ（Ａ相とＢ相は９０°位相が異なり、回転方向
により遅れ又は進みが生じる。Ｚ相は基準位置を知る）
をカウントあるいはそれらの位相をモニターすることに
よって、±％ステップ以上の位置ずれ及び回転方向等が
判断できる。

従って、これを利用し補助手段として、％ステップ以上
行き過ぎた場合は後述する戻し制御を、また％ステップ
以上手前の場合は送り制御を行なうようにするとなお好
都合である。

戻し制御の動作を説明するタイムチャートを第７図に、
送り制御の動作を説明するクイムチヤードを第８図に示
す。

戻し制御は加減速制御の終了時点で目標停止位置から％
ステンブ以上進んでいる場合で、制御回路部１１のモニ
クー機能によりこの状態が検出されたとき、戻し制御に
切換え、％ステップの範囲内に入るまで、目標停止位置
に戻すだめの逆電圧（Ｖ２、減速電圧と同じ）を印加す
る。目標停止位置から％ステップ内に戻ると逆電圧によ
る駆動を停止して、近似正弦波位置信号Ａ′によるアナ
ログフィードバックにより、ゼロクロス点の目標停止位
置に位置決めする。加減速信号ＶＡＤは戻し制御の間引
きつづき減速レベ）ｖ　（−Ｖ　＋　）を保持し、％ス
テップの範囲内に入ると停止時レベル（ＯＶ）になる。

逆９制御は加減速制御の終了時点で目標停止位置から％
ステップ以上遅れているときに、目標停止位置の手前％
ステップまで正電圧（＋Ｖ２）の加速制御を行なう（加
減速信号ＶＡＤは送り制御で加速ソベ／Ｖｃ＋ｖｌ））
に反転）。目標停止位置の％ステップ内では近似正弦波
位置信号Ａ′により目標停止位置に位置決めされる。

逆回転の指示時は、加減速信号ＶＡＤのそれぞれ加速レ
ベル、減速レベルの極性を逆にして出力される。なお、
このときエンコーダ６の出力波形も極性を反転した関係
で対応する。

〈発明の効果〉 以上のように本発明は、あらかじめ負荷条件や駆動距離
がわかっている直流モータによる位置決め制御に用いて
非常に有用で、目標地点で速度Ｏとなるような加速時間
及び減速時間を記憶し、駆動時にはこれらを読み出して
その時間分、加速電圧及び減速電圧を加えるだけであり
、システム構成及び制御方法が簡単で、そのだめ低価格
で構成できる実用価値高いシステムが提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来システムを示すブロック図、第２図（ａ）
、（ｂ）、（ｃ）は第１図の動作を説明する速度指示信
号、駆動電圧、速度のタイムチャー１・、第３図は本発
明一実施例のシステムを示すブロック図、第４図は第３
図の１ステップ駆動時の動作を説明するタイムチャート
、第５図は任意の複数ステップ駆動時の動作を説明する
タイムチャー１−１第６図は目標停止位置近辺での動作
を説明するクイムチヤード、第７図は戻し制御例の動作
を説明するタイムチャート、第８図は送り制御例の動作
を説明するタイムチャートである。 １１　制御回路部、　１２・・・モータ、　１３・・・
誤差増幅器、　１４・・・エンコーダ、　１５・・・駆
動１回路、　１６・・・加減速時間記憶部、　ＶＡＤ加
減速信号、　Ａ′・・・近似正弦波位置信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　各駆動のステップ数毎に、目標地点で速度Ｏになる
   ような加速時間及び減速時間データを記憶し、駆動時に
   、対応するステップ数の加速時間及び減速時間データを
   読み出し、該読み出した加減速時間のそれぞれに従って
   加速電圧及び減速電圧をモータに印加するとともに、目
   標地点の％ステップの範囲内で、エンコーダから発生す
   る近似正弦波位置信号のフィードバック制御により、精
   確な位置決めをするようにしてなることを特徴とする直
   流モータによる位置決め制御システム。